Staranje gumijastih polimernih materialov je običajno neločljivo povezano s preskusno komoro za staranje. Thetestna komora za ozonsko staranjeje bistvena preskusna oprema za gumijaste materiale. Preskusna komora za ozonsko staranje lahko zazna zanesljivost izdelkov iz gume, odkrije njihove napake in nato izboljša in poveča konkurenčnost izdelkov, s čimer pomaga podjetjem nadzorovati stroške in povečati dobiček.
BOTO je proizvajalec, specializiran za proizvodnjo opreme za testiranje okolja, z več kot 20-letnimi izkušnjami v industriji.Serija preskusnih komor za temperaturo in vlažnost, serija preskusnih komor za staranje, stroj za mehansko okoljsko testiranjein druge serije preskusnih komor so naši ugodni izdelki. Če imate kakršne koli potrebe, nas kontaktirajte pravočasno.
Polimerni materiali vključujejo plastiko, gumo, vlakna, filme, lepila in premaze. Zaradi svojih številnih potencialnih lastnosti, ki so boljše od tradicionalnih strukturnih materialov, se vse pogosteje uporabljajo v vojski in civilnem sektorju. Polimerni materiali so lahki, visoko trdni, odporni proti koroziji in imajo dobre zaščitne lastnosti. Široko se uporabljajo v letalstvu, avtomobilih, ladjah, infrastrukturi, vojaških izdelkih in na drugih področjih.
Vendar pa bosta med predelavo, skladiščenjem in uporabo zaradi kombiniranih učinkov notranjih in zunanjih dejavnikov, kot so svetloba, toplota, kisik, voda, visokoenergetsko sevanje, kemična in biološka erozija, kemična sestava in struktura polimernih materialov podvrženi spremembi. vrsto sprememb, zato se bodo ustrezno poslabšale tudi fizikalne lastnosti, kot so utrjevanje, lepljivost, krhkost, razbarvanje, izguba trdnosti itd. Ta pojav imenujemo staranje polimernih materialov. Bistvo staranja polimernega materiala se nanaša na spremembe v fizikalni ali kemijski strukturi, ki se kaže kot postopno zmanjševanje lastnosti materiala in izguba njegove uporabne vrednosti.
Staranje in okvara polimernih materialov je postalo eno ključnih vprašanj, ki omejuje nadaljnji razvoj in uporabo polimernih materialov.
Fenomen staranja
Zaradi različnih vrst polimerov in različnih pogojev uporabe obstajajo različni pojavi in značilnosti staranja. Na primer, kmetijska plastična folija spremeni barvo, postane krhka in ima zmanjšano prosojnost, potem ko je bila izpostavljena soncu in dežju; na letalskem pleksi steklu se po dolgotrajni uporabi pojavijo srebrne proge in zmanjšana prosojnost; izdelki iz gume po dolgotrajni uporabi izgubijo elastičnost, otrdijo, pokajo ali postanejo mehki in lepljivi; barva po dolgotrajni uporabi izgublja sijaj, pudra, mehurčki in se lušči. Pojav staranja lahko povzamemo v naslednje štiri spremembe:
1. Spremembe videza
Madeži, pike, srebrne proge, razpoke, zmrzal, prašek, lepljivost, zvijanje, ribje oči, gube, krčenje, ožiganje, optično popačenje in spremembe optične barve.
2. Spremembe fizikalnih lastnosti
Vključno s spremembami v topnosti, nabrekanju, reoloških lastnostih in odpornosti proti mrazu, toplotni odpornosti, prepustnosti za vodo in prepustnosti za zrak.
3. Spremembe mehanskih lastnosti
Spremembe lastnosti, kot so natezna trdnost, upogibna trdnost, strižna trdnost, udarna trdnost, relativni raztezek in sprostitev napetosti.
4. Spremembe električnih lastnosti
Kot so spremembe površinskega upora, volumskega upora, dielektrične konstante in električne prebojne trdnosti.
Dejavniki staranja
Fizikalne lastnosti polimernih materialov so tesno povezane z njihovo kemijsko strukturo in strukturo agregatov. Kemijska struktura je dolgoverižna struktura makromolekul, povezanih s kovalentnimi vezmi, agregatna struktura pa je prostorska struktura, v kateri so številne makromolekule urejene in zložene z molekulskimi silami, kot so kristalne, amorfne in kristalno-amorfne.
Medmolekularne sile, ki ohranjajo strukturo agregata, vključujejo sile ionske vezi, sile kovinske vezi, sile kovalentne vezi in van der Waalsove sile. Okoljski dejavniki lahko povzročijo spremembe v medmolekularnih silah, celo prekinitev verige ali odpadanje določenih skupin, kar bo sčasoma uničilo agregatno strukturo materiala in spremenilo fizikalne lastnosti materiala. Običajno obstajata dva dejavnika, ki vplivata na staranje polimernih materialov: notranji dejavniki in zunanji dejavniki.
Notranji dejavniki
1. Kemijska zgradba polimerov
Staranje polimerov je tesno povezano z njihovo lastno kemično strukturo. Zunanji dejavniki zlahka prizadenejo dele kemijske strukture s šibko vezjo, ki se zlomijo in postanejo prosti radikali. Ta prosti radikal je izhodišče za sprožitev reakcij prostih radikalov.
2. Fizična oblika
Nekatere molekularne vezi polimerov so urejene, druge pa neurejene. Redno urejene molekularne vezi lahko tvorijo kristalna območja, neurejeno urejene molekularne vezi pa so amorfna področja. Morfologija mnogih polimerov ni enotna, ampak polkristalna, s kristalnimi in amorfnimi področji. Reakcija staranja se začne v amorfnem območju.
3. Stereoskopska pravilnost
Stereoskopska pravilnost polimera je tesno povezana z njegovo kristaliničnostjo. Na splošno imajo navadni polimeri boljšo odpornost proti staranju kot naključni polimeri.
4. Molekulska masa in njena splošna porazdelitev
Molekulska masa polimera nima veliko opraviti s staranjem, vendar ima porazdelitev molekulske mase velik vpliv na učinkovitost staranja polimera. Čim širša je porazdelitev, tem lažje je staranje, kajti čim širša je porazdelitev, več je končnih skupin in lažje je povzročiti reakcije staranja.
5. Sledi kovinskih nečistoč in drugih nečistoč
Ko se polimeri obdelujejo, pridejo v stik s kovinami in lahko se primešajo kovine v sledovih ali pa nekateri kovinski katalizatorji ostanejo med polimerizacijo, kar bo vplivalo na začetek avtooksidacije (tj. staranja).
Zunanji dejavniki
1. Vpliv temperature
Z naraščanjem temperature se gibanje polimernih verig okrepi. Ko je disociacijska energija kemičnih vezi presežena, bo to povzročilo toplotno razgradnjo polimernih verig ali razpad skupin. Trenutno obstaja veliko število literarnih poročil o toplotni razgradnji polimernih materialov; ko se temperatura zniža, so pogosto prizadete mehanske lastnosti materiala. Kritične temperaturne točke, ki so tesno povezane z mehanskimi lastnostmi, vključujejo temperaturo posteklenitve T, temperaturo viskoznega toka Tf in tališče Tm. Fizikalno stanje materiala lahko razdelimo na stekleno stanje, visoko elastično stanje in stanje viskoznega toka.
2. Vpliv vlage
Vpliv vlage na polimerne materiale lahko pripišemo nabrekanju in raztapljanju vode na materialu, kar spremeni medmolekularne sile, ki ohranjajo agregatno strukturo polimernega materiala, s čimer se poruši agregatno stanje materiala. Zlasti pri nezamreženih amorfnih polimerih je vpliv vlage izredno očiten, kar bo povzročilo, da polimerni material nabrekne ali celo razpade v agregatnem stanju in s tem poškoduje delovanje materiala; za kristalno plastiko ali vlakna, zaradi obstoja omejitev prodiranja vode, vpliv vlage ni zelo očiten.
3. Vpliv kisika
Kisik je glavni vzrok staranja polimernih materialov. Zaradi prepustnosti kisika so kristalni polimeri bolj odporni proti oksidaciji kot amorfni polimeri. Kisik najprej napade šibke člene na glavni verigi polimerov, kot so dvojne vezi, hidroksilne skupine, vodikove skupine ali atomi na terciarnih atomih ogljika, pri čemer tvorijo polimerne peroksilne radikale ali perokside, nato pa povzroči prekinitev glavne verige na tem mestu. V hudih primerih se molekulska masa polimera znatno zmanjša, temperatura posteklenitve se zniža in polimer postane lepljiv. V prisotnosti določenih iniciatorjev ali prehodnih kovinskih elementov, ki se zlahka razgradijo v proste radikale, obstaja težnja po intenziviranju oksidacijske reakcije.
4. Fotostaranje
Ali je polimer izpostavljen svetlobi in povzroči prekinitev molekularne verige, je odvisno od relativne velikosti svetlobne energije in disociacijske energije ter občutljivosti kemijske strukture polimera na svetlobne valove. Zaradi prisotnosti ozonske plasti in atmosfere na površju zemlje je razpon valovnih dolžin sončne svetlobe, ki lahko doseže tla, med 290 nm in 4300 nm. Samo svetlobni valovi v ultravijoličnem območju imajo energijo svetlobnega valovanja večjo od energije disociacije kemične vezi, kar bo povzročilo pretrganje kemičnih vezi polimerov.
Na primer, ultravijolične valovne dolžine od 300 nm do 400 nm lahko absorbirajo polimeri, ki vsebujejo karbonilne skupine in dvojne vezi, kar povzroči zlom makromolekularnih verig, spremembo kemičnih struktur in poslabšanje lastnosti materiala; polietilen tereftalat ima močno absorpcijo 280nm ultravijoličnih žarkov, produkti razgradnje pa so predvsem CO, H in CH; poliolefini, ki vsebujejo samo CC vezi, nimajo absorpcije ultravijoličnih žarkov, vendar lahko v prisotnosti majhne količine nečistoč, kot so karbonilne skupine, nenasičene vezi, hidroperoksidne skupine, ostanki katalizatorjev, aromatski ogljikovodiki in elementi prehodnih kovin, spodbujajo fotooksidacijo reakcija poliolefinov.
5. Vpliv kemičnih medijev
Kemični mediji lahko igrajo vlogo le, če prodrejo v notranjost polimernih materialov. Ti učinki vključujejo kovalentne vezi in sekundarne vezi. Učinek kovalentnih vezi se kaže kot cepitev verige, zamreženje, adicija ali kombinacija teh učinkov polimernih verig. To je nepovraten kemični proces; čeprav uničenje sekundarnih vezi s kemičnimi mediji ne povzroči sprememb v kemični strukturi, se bo spremenila agregatna struktura materiala, kar bo povzročilo ustrezne spremembe v njegovih fizikalnih lastnostih.
Fizikalne spremembe, kot so razpoke zaradi napetosti v okolju, razpoke zaradi raztapljanja in plastificiranje, so značilne manifestacije kemičnega staranja polimernih materialov.
Način za odpravo razpok zaradi raztapljanja je odprava notranje napetosti materiala. Žarjenje po oblikovanju materiala prispeva k odpravi notranjih napetosti materiala. Plastifikacija je, ko je tekoči medij v stalnem stiku s polimernim materialom. Interakcija med polimerom in medijem z majhnimi molekulami delno nadomesti interakcijo med polimeri, zaradi česar se segmenti polimerne verige lažje premikajo, kar se kaže kot znižanje temperature posteklenitve, zmanjšanje trdnosti, trdote in modula elastičnosti. materiala in povečanje raztezka ob pretrganju.
6. Biološko staranje
Ker skoraj vsi plastični izdelki med procesom predelave uporabljajo različne dodatke, pogosto postanejo vir hrane za plesen. Ko se plesen razraste, absorbira hranila na površini in v notranjosti plastike in postane micelij, ki je tudi prevodnik, s čimer se zmanjša izolacija plastike, spremeni njena teža in se v hujših primerih lušči. Presnovki rasti plesni vsebujejo organske kisline in toksine, zaradi katerih bo površina plastike lepljiva, razbarvana, krhka in zmanjšala gladkost, poleg tega pa bodo ljudje, ki so v dolgotrajnem stiku s tako plesnivo plastiko, povzročili okužbo z boleznimi.
Polisaharidne naravne polimere in njihove modificirane spojine je mogoče predelati v razgradljive filme za enkratno uporabo, liste, posode, izdelke iz pene itd. z mešanjem in modifikacijo s splošno plastiko. Njihove odpadke je mogoče postopoma hidrolizirati v majhne molekularne spojine s posredovanjem encimov za razgradnjo polisaharidnih naravnih polimerov, kot je amilaza, ki so široko prisotni v naravnem okolju, in končno razgraditi v neonesnažen ogljikov dioksid in vodo, ki se vrneta v biosfero. Na podlagi teh prednosti so polisaharidne naravne polimerne spojine, ki jih predstavlja škrob, še vedno pomembna sestavina razgradljive plastike.
BOTO GROUP LTD. je profesionalni proizvajalec različnih vrst opreme za testiranje že več kot 20 let.
Če imate kakršna koli vprašanja, dobrodošli v naši tovarni za navodila!