Η γήρανση των ελαστικών πολυμερών υλικών είναι συνήθως αδιαχώριστη από τον θάλαμο δοκιμής γήρανσης. οθάλαμος δοκιμής γήρανσης του όζοντοςείναι ένας απαραίτητος εξοπλισμός δοκιμής για υλικά από καουτσούκ. Ο θάλαμος δοκιμής γήρανσης του όζοντος μπορεί να ανιχνεύσει την αξιοπιστία των προϊόντων από καουτσούκ, να εντοπίσει τα ελαττώματα τους και στη συνέχεια να βελτιώσει και να ενισχύσει την ανταγωνιστικότητα των προϊόντων, βοηθώντας έτσι τις εταιρείες να ελέγξουν το κόστος και να αυξήσουν τα κέρδη.
Η BOTO είναι ένας κατασκευαστής που ειδικεύεται στην παραγωγή εξοπλισμού περιβαλλοντικών δοκιμών με περισσότερα από 20 χρόνια εμπειρίας στον κλάδο.Η σειρά θαλάμων δοκιμής θερμοκρασίας και υγρασίας, σειρά θαλάμων δοκιμής γήρανσης, μηχανική μηχανή περιβαλλοντικών δοκιμώνκαι άλλες σειρές θαλάμων δοκιμής είναι τα πλεονεκτήματα των προϊόντων μας. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ανάγκες, επικοινωνήστε μαζί μας εγκαίρως.
Τα πολυμερή υλικά περιλαμβάνουν πλαστικά, καουτσούκ, ίνες, φιλμ, κόλλα και επίστρωση. Λόγω των πολλών δυνατών ιδιοτήτων τους, ανώτερες από τα παραδοσιακά δομικά υλικά, χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στον στρατιωτικό και πολιτικό τομέα. Τα πολυμερή υλικά είναι ελαφριά σε βάρος, υψηλή αντοχή, καλή αντοχή στη διάβρωση και καλές προστατευτικές ιδιότητες. Χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροπορία, τα αυτοκίνητα, τα πλοία, τις υποδομές, τα στρατιωτικά προϊόντα και άλλους τομείς.
Ωστόσο, κατά την επεξεργασία, αποθήκευση και χρήση, λόγω των συνδυασμένων επιδράσεων εσωτερικών και εξωτερικών παραγόντων όπως το φως, η θερμότητα, το οξυγόνο, το νερό, η ακτινοβολία υψηλής ενέργειας, η χημική και βιολογική διάβρωση, η χημική σύνθεση και δομή των πολυμερών υλικών θα υποστεί σειρά αλλαγών, και οι φυσικές ιδιότητες θα επιδεινωθούν επίσης ανάλογα, όπως σκλήρυνση, κολλητικότητα, ευθραυστότητα, αποχρωματισμός, απώλεια αντοχής κ.λπ. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται γήρανση πολυμερών υλικών. Η ουσία της γήρανσης του πολυμερούς υλικού αναφέρεται στις αλλαγές στη φυσική δομή ή τη χημική δομή, η οποία εκδηλώνεται ως σταδιακή μείωση της απόδοσης του υλικού και απώλεια της οφειλόμενης αξίας χρήσης του.
Η γήρανση και η αστοχία των πολυμερών υλικών έχει γίνει ένα από τα βασικά ζητήματα που περιορίζουν την περαιτέρω ανάπτυξη και εφαρμογή πολυμερών υλικών.
Φαινόμενο γήρανσης
Λόγω των διαφορετικών ποικιλιών πολυμερών και των διαφορετικών συνθηκών χρήσης, υπάρχουν διαφορετικά φαινόμενα και χαρακτηριστικά γήρανσης. Για παράδειγμα, το γεωργικό πλαστικό φιλμ αλλάζει χρώμα, γίνεται εύθραυστο και έχει μειωμένη διαφάνεια μετά την έκθεση στον ήλιο και τη βροχή. Το aviation plexiglass αναπτύσσει ασημί ραβδώσεις και έχει μειωμένη διαφάνεια μετά από μακροχρόνια χρήση. Τα προϊόντα από καουτσούκ χάνουν την ελαστικότητά τους, σκληραίνουν, ραγίζουν ή γίνονται μαλακά και κολλώδη μετά από μακροχρόνια χρήση. Το χρώμα χάνει τη γυαλάδα, τις σκόνες, τις φυσαλίδες και το ξεφλούδισμα μετά από μακροχρόνια χρήση. Το φαινόμενο της γήρανσης μπορεί να συνοψιστεί στις ακόλουθες τέσσερις αλλαγές:
1. Αλλαγές στην εμφάνιση
Λεκέδες, κηλίδες, ραβδώσεις ασημιού, ρωγμές, παγετός, σκόνη, κολλητικότητα, παραμόρφωση, μάτια ψαριού, ρυτίδες, συρρίκνωση, καψίματα, οπτική παραμόρφωση και αλλαγές στο οπτικό χρώμα.
2. Αλλαγές στις φυσικές ιδιότητες
Συμπεριλαμβανομένων αλλαγών στη διαλυτότητα, τη διόγκωση, τις ρεολογικές ιδιότητες και την αντίσταση στο κρύο, την αντίσταση στη θερμότητα, τη διαπερατότητα του νερού και τη διαπερατότητα του αέρα.
3. Αλλαγές στις μηχανικές ιδιότητες
Αλλαγές σε ιδιότητες όπως αντοχή σε εφελκυσμό, αντοχή σε κάμψη, αντοχή σε διάτμηση, αντοχή σε κρούση, σχετική επιμήκυνση και χαλάρωση τάσεων.
4. Αλλαγές στις ηλεκτρικές ιδιότητες
Όπως αλλαγές στην αντίσταση της επιφάνειας, στην αντίσταση όγκου, στη διηλεκτρική σταθερά και στην ηλεκτρική δύναμη διάσπασης.
Παράγοντες γήρανσης
Οι φυσικές ιδιότητες των πολυμερών υλικών σχετίζονται στενά με τη χημική δομή και τη δομή των αδρανών τους. Η χημική δομή είναι μια δομή μεγάλης αλυσίδας μακρομορίων που συνδέονται με ομοιοπολικούς δεσμούς και η δομή του συσσωματώματος είναι μια χωρική δομή στην οποία πολλά μακρομόρια είναι διατεταγμένα και στοιβαγμένα από μοριακές δυνάμεις, όπως κρυσταλλική, άμορφη και κρυσταλλική-άμορφη.
Οι διαμοριακές δυνάμεις που διατηρούν τη δομή του συσσωματώματος περιλαμβάνουν δυνάμεις ιοντικού δεσμού, δυνάμεις μεταλλικών δεσμών, δυνάμεις ομοιοπολικού δεσμού και δυνάμεις van der Waals. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες μπορούν να προκαλέσουν αλλαγές στις διαμοριακές δυνάμεις, ακόμη και σπάσιμο της αλυσίδας ή απόρριψη ορισμένων ομάδων, που τελικά θα καταστρέψουν τη δομή του υλικού και θα αλλάξουν τις φυσικές ιδιότητες του υλικού. Υπάρχουν συνήθως δύο παράγοντες που επηρεάζουν τη γήρανση των πολυμερών υλικών: οι εσωτερικοί παράγοντες και οι εξωτερικοί παράγοντες.
Εσωτερικοί παράγοντες
1. Χημική δομή πολυμερών
Η γήρανση των πολυμερών σχετίζεται στενά με τη δική τους χημική δομή. Τα αδύναμα μέρη του δεσμού της χημικής δομής επηρεάζονται εύκολα από εξωτερικούς παράγοντες και σπάνε για να γίνουν ελεύθερες ρίζες. Αυτή η ελεύθερη ρίζα είναι το σημείο εκκίνησης για την έναρξη αντιδράσεων ελεύθερων ριζών.
2. Φυσική μορφή
Μερικοί από τους μοριακούς δεσμούς των πολυμερών είναι διατεταγμένοι με τη σειρά, ενώ άλλοι είναι διαταραγμένοι. Οι τακτοποιημένοι μοριακοί δεσμοί μπορούν να σχηματίσουν κρυσταλλικές περιοχές και οι ακατάστατοι διατεταγμένοι μοριακοί δεσμοί είναι άμορφες περιοχές. Η μορφολογία πολλών πολυμερών δεν είναι ομοιόμορφη, αλλά ημι-κρυσταλλική, με κρυσταλλικές και άμορφες περιοχές. Η αντίδραση γήρανσης ξεκινά από την άμορφη περιοχή.
3. Στερεοσκοπική κανονικότητα
Η στερεοσκοπική κανονικότητα ενός πολυμερούς σχετίζεται στενά με την κρυσταλλικότητα του. Γενικά, τα κανονικά πολυμερή έχουν καλύτερη αντίσταση στη γήρανση από τα τυχαία πολυμερή.
4. Μοριακό βάρος και γενική κατανομή του
Το μοριακό βάρος ενός πολυμερούς έχει μικρή σχέση με τη γήρανση, αλλά η κατανομή του μοριακού βάρους έχει μεγάλη επίδραση στην απόδοση γήρανσης του πολυμερούς. Όσο ευρύτερη είναι η κατανομή, τόσο πιο εύκολη είναι η γήρανση, γιατί όσο ευρύτερη είναι η κατανομή, τόσο περισσότερες τελικές ομάδες και τόσο πιο εύκολο είναι να προκληθούν αντιδράσεις γήρανσης.
5. Ανίχνευση ακαθαρσιών μετάλλων και άλλων ακαθαρσιών
Όταν τα πολυμερή υποβάλλονται σε επεξεργασία, έρχονται σε επαφή με μέταλλα και μπορεί να αναμειχθούν ιχνοστοιχεία ή ορισμένοι μεταλλικοί καταλύτες μπορεί να παραμείνουν κατά τον πολυμερισμό, γεγονός που θα επηρεάσει την έναρξη της αυτοοξείδωσης (δηλαδή, τη γήρανση).
Εξωτερικοί παράγοντες
1. Η επίδραση της θερμοκρασίας
Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η κίνηση των πολυμερών αλυσίδων εντείνεται. Μόλις ξεπεραστεί η ενέργεια διάστασης των χημικών δεσμών, θα προκαλέσει θερμική υποβάθμιση των πολυμερών αλυσίδων ή ομαδική απόρριψη. Επί του παρόντος, υπάρχει μεγάλος αριθμός βιβλιογραφικών αναφορών σχετικά με τη θερμική αποδόμηση των πολυμερών υλικών. όταν η θερμοκρασία μειώνεται, συχνά επηρεάζονται οι μηχανικές ιδιότητες του υλικού. Τα κρίσιμα σημεία θερμοκρασίας που σχετίζονται στενά με τις μηχανικές ιδιότητες περιλαμβάνουν τη θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου T, τη θερμοκρασία ιξώδους ροής Tf και το σημείο τήξης Tm. Η φυσική κατάσταση του υλικού μπορεί να χωριστεί σε κατάσταση γυαλιού, κατάσταση υψηλής ελαστικότητας και κατάσταση ιξώδους ροής.
2. Η επίδραση της υγρασίας
Η επίδραση της υγρασίας στα πολυμερή υλικά μπορεί να αποδοθεί στη διόγκωση και τη διάλυση του νερού στο υλικό, η οποία αλλάζει τις διαμοριακές δυνάμεις που διατηρούν τη δομή του συσσωματώματος του πολυμερούς υλικού, καταστρέφοντας έτσι τη αθροιστική κατάσταση του υλικού. Ειδικά για τα μη διασυνδεδεμένα άμορφα πολυμερή, η επίδραση της υγρασίας είναι εξαιρετικά εμφανής, η οποία θα προκαλέσει τη διόγκωση ή ακόμη και την αποσύνθεση του πολυμερούς υλικού σε κατάσταση συσσωματώματος, βλάπτοντας έτσι την απόδοση του υλικού. για τα κρυσταλλικά πλαστικά ή τις ίνες, λόγω της ύπαρξης περιορισμών διείσδυσης του νερού, η επίδραση της υγρασίας δεν είναι πολύ εμφανής.
3. Η επίδραση του οξυγόνου
Το οξυγόνο είναι η κύρια αιτία γήρανσης των πολυμερών υλικών. Λόγω της διαπερατότητας του οξυγόνου, τα κρυσταλλικά πολυμερή είναι πιο ανθεκτικά στην οξείδωση από τα άμορφα πολυμερή. Το οξυγόνο αρχικά επιτίθεται στους ασθενείς κρίκους της κύριας αλυσίδας των πολυμερών, όπως διπλούς δεσμούς, ομάδες υδροξυλίου, ομάδες υδρογόνου ή άτομα σε τριτογενή άτομα άνθρακα, σχηματίζοντας ρίζες ή υπεροξείδια πολυμερούς υπεροξυλίου και στη συνέχεια προκαλεί τη διάσπαση της κύριας αλυσίδας σε αυτή τη θέση. Σε σοβαρές περιπτώσεις, το μοριακό βάρος του πολυμερούς μειώνεται σημαντικά, η θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού μειώνεται και το πολυμερές γίνεται κολλώδες. Με την παρουσία ορισμένων εκκινητών ή στοιχείων μετάλλου μετάπτωσης που αποσυντίθενται εύκολα σε ελεύθερες ρίζες, υπάρχει μια τάση να ενταθεί η αντίδραση οξείδωσης.
4. Φωτογήρανση
Το εάν το πολυμερές εκτίθεται στο φως και προκαλεί το σπάσιμο της μοριακής αλυσίδας εξαρτάται από το σχετικό μέγεθος της φωτεινής ενέργειας και της ενέργειας διάστασης και την ευαισθησία της χημικής δομής του πολυμερούς στα κύματα φωτός. Λόγω της παρουσίας του στρώματος του όζοντος και της ατμόσφαιρας στην επιφάνεια της γης, το εύρος μήκους κύματος του ηλιακού φωτός που μπορεί να φτάσει στο έδαφος είναι μεταξύ 290nm και 4300nm. Μόνο τα κύματα φωτός στην υπεριώδη περιοχή έχουν ενέργεια κυμάτων φωτός μεγαλύτερη από την ενέργεια διάστασης του χημικού δεσμού, η οποία θα προκαλέσει τη διάσπαση των χημικών δεσμών των πολυμερών.
Για παράδειγμα, τα υπεριώδη μήκη κύματος από 300 nm έως 400 nm μπορούν να απορροφηθούν από πολυμερή που περιέχουν καρβονυλικές ομάδες και διπλούς δεσμούς, προκαλώντας το σπάσιμο των μακρομοριακών αλυσίδων, την αλλαγή χημικών δομών και την επιδείνωση των ιδιοτήτων του υλικού. Το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο έχει ισχυρή απορρόφηση υπεριωδών ακτίνων 280 nm και τα προϊόντα αποικοδόμησης είναι κυρίως CO, H και CH. Οι πολυολεφίνες που περιέχουν μόνο δεσμούς CC δεν έχουν απορρόφηση υπεριωδών ακτίνων, αλλά παρουσία μικρής ποσότητας ακαθαρσιών, όπως ομάδες καρβονυλίου, ακόρεστους δεσμούς, ομάδες υδροϋπεροξειδίου, υπολείμματα καταλύτη, αρωματικούς υδρογονάνθρακες και στοιχεία μετάλλων μετάπτωσης, μπορούν να προάγουν τη φωτοοξείδωση αντίδραση πολυολεφινών.
5. Επίδραση χημικών μέσων
Τα χημικά μέσα μπορούν να παίξουν ρόλο μόνο όταν διεισδύουν στο εσωτερικό πολυμερών υλικών. Αυτές οι επιδράσεις περιλαμβάνουν ομοιοπολικούς δεσμούς και δευτερογενείς δεσμούς. Η επίδραση των ομοιοπολικών δεσμών εκδηλώνεται ως σχάση αλυσίδας, σταυροσύνδεση, προσθήκη ή συνδυασμός αυτών των επιδράσεων των πολυμερών αλυσίδων. Αυτή είναι μια μη αναστρέψιμη χημική διαδικασία. αν και η καταστροφή δευτερογενών δεσμών από χημικά μέσα δεν προκαλεί αλλαγές στη χημική δομή, η δομή του συσσωματώματος του υλικού θα αλλάξει, προκαλώντας αντίστοιχες αλλαγές στις φυσικές του ιδιότητες.
Οι φυσικές αλλαγές όπως η ρηγμάτωση με περιβαλλοντική πίεση, η διάλυση και η πλαστικοποίηση είναι τυπικές εκδηλώσεις γήρανσης πολυμερών υλικών με χημικό μέσο.
Ο τρόπος για την εξάλειψη της διάλυσης ρωγμών είναι η εξάλειψη της εσωτερικής καταπόνησης του υλικού. Η ανόπτηση μετά το σχηματισμό του υλικού συμβάλλει στην εξάλειψη της εσωτερικής καταπόνησης του υλικού. Η πλαστικοποίηση είναι όταν το υγρό μέσο βρίσκεται σε συνεχή επαφή με το πολυμερές υλικό. Η αλληλεπίδραση μεταξύ του πολυμερούς και του μικρού μορίου μέσου αντικαθιστά εν μέρει την αλληλεπίδραση μεταξύ των πολυμερών, καθιστώντας τα τμήματα της αλυσίδας του πολυμερούς ευκολότερη στην κίνηση, η οποία εκδηλώνεται ως μείωση της θερμοκρασίας μετάπτωσης υάλου, μείωση της αντοχής, της σκληρότητας και του συντελεστή ελαστικότητας του το υλικό, και αύξηση της επιμήκυνσης στο σπάσιμο.
6. Βιολογική γήρανση
Δεδομένου ότι τα πλαστικά προϊόντα χρησιμοποιούν σχεδόν όλα μια ποικιλία πρόσθετων κατά τη διαδικασία επεξεργασίας, συχνά γίνονται πηγή διατροφής για τη μούχλα. Όταν μεγαλώνει η μούχλα, απορροφά θρεπτικά συστατικά στην επιφάνεια και στο εσωτερικό του πλαστικού και γίνεται μυκήλιο, το οποίο είναι επίσης αγωγός, μειώνοντας έτσι τη μόνωση του πλαστικού, αλλάζοντας το βάρος του και ξεφλουδίζει σε σοβαρές περιπτώσεις. Οι μεταβολίτες της ανάπτυξης της μούχλας περιέχουν οργανικά οξέα και τοξίνες, που θα κάνουν την επιφάνεια του πλαστικού κολλώδη, αποχρωματισμένη, εύθραυστη και μειώνουν την ομαλότητα και επίσης θα προκαλέσουν ασθένειες σε άτομα που έχουν μακροχρόνια επαφή με τέτοια μουχλιασμένα πλαστικά.
Τα φυσικά πολυμερή πολυσακχαριτών και οι τροποποιημένες ενώσεις τους μπορούν να υποστούν επεξεργασία σε αποικοδομήσιμα φιλμ μιας χρήσης, φύλλα, δοχεία, προϊόντα αφρού κ.λπ. μέσω ανάμειξης και τροποποίησης με γενικά πλαστικά. Τα απόβλητά τους μπορούν σταδιακά να υδρολυθούν σε μικρές μοριακές ενώσεις μέσω της παρέμβασης πολυσακχαριτών ενζύμων αποσύνθεσης φυσικών πολυμερών όπως η αμυλάση που υπάρχουν ευρέως στο φυσικό περιβάλλον και τελικά να αποσυντεθούν σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό χωρίς ρύπανση, επιστρέφοντας στη βιόσφαιρα. Με βάση αυτά τα πλεονεκτήματα, οι φυσικές πολυμερείς ενώσεις πολυσακχαρίτη που αντιπροσωπεύονται από άμυλο εξακολουθούν να αποτελούν σημαντικό συστατικό των αποικοδομήσιμων πλαστικών.
BOTO GROUP LTD. είναι επαγγελματίας κατασκευαστής διαφόρων ειδών εξοπλισμού δοκιμών για περισσότερα από 20 χρόνια.
Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, καλώς ήρθατε στο εργοστάσιό μας για καθοδήγηση!