Staranje polimernih materialov

Polimerni materiali se v industriji pogosto uporabljajo v obliki premazov in celih delov. Sklicujejo se na trdni električni izolacijski materiali… Razvitih je bilo veliko vrst polimerov, vendar so vsi podvrženi nezaželenim procesom staranja, ki poslabšajo njihovo vzdržljivost, videz in moč. S staranjem se spremeni struktura in kemična sestava polimernih materialov.

Staranje polimerov je lahko posledica različnih dejavnikov:

• svetloba (ultravijolično sevanje);

• zrak (ozon in kisik);

• temperatura (visoka ali nizka, pa tudi njene razlike);

• vlaga;

• mehanske obremenitve (obraba, stiskanje in napetost, srednji tlak);

• izpostavljenost agresivnim okoljem (kisline in baze);

• izpostavljenost mikroorganizmom;

• zaradi vpliva več zgoraj navedenih dejavnikov.

Polimeri so spojine z visoko molekulsko maso in mehanizem njihovega staranja je predvsem posledica procesa uničenja makromolekulskih verig.

Obstajata dve vrsti uničenja - kaotično in verižno.Pri naključnem uničenju pride do razpada makromolekul in tvorbe stabilnih spojin z zmanjšano molekulsko maso po naključnem zakonu. Po tem mehanizmu je kemično uničenje polimerov posledica delovanja kislin, baz in reagentov.

Uničenje verige povzroči več aktov razpada molekul v skladu z določenimi procesi, takšen mehanizem staranja polimera običajno sproži vpliv visoke energije (temperatura, svetloba in sevanje).

Preučevanje problema staranja polimerov je zapleteno zaradi dejstva, da sta njihova narava in struktura različni, oziroma so različni procesi uničenja molekulskih verig. Prav tako ni metod za večfaktorsko obračunavanje okoljskih razmer, ki povzročajo staranje.

Kot merila, ki označujejo odpornost polimernih materialov na staranje, se uporabljajo koncepti delovanja (ohranjanje lastnosti polimera, ki zagotavljajo uporabnost izdelka) in obdobje ohranjanja operativnih lastnosti.

Obstajajo 3 metode za zaščito polimerov pred staranjem:

1) aktivna zaščita,

2) pasivna zaščita,

3) kombinirano.

Aktivna zaščita polimerov pomeni zmanjšanje vpliva dejavnikov staranja. Pasivne metode vključujejo različne načine za povečanje stabilnosti polimerov z dodatki stabilizatorjev, lovilci prostih radikalov, lovilci produktov aktivnega staranja, svetlobni stabilizatorji, antioksidanti, antiozonanti, zaviralci gorenja, antiradikali, sredstva proti sevanju pod mehanskimi obremenitvami, zaviralci korozije in biocidi s stabilizacijo. Lastnosti.Uporabljajo se tudi zaščitni premazi, ki so bolj odporni na staranje kot osnovni polimerni material.

Najenostavnejši svetlobni stabilizatorji polimerov so železov oksid (vsebnost do 1%), saje, ftalocianin (do 0,1%) in kompleksne spojine niklja.

Antioksidativni stabilizatorji so dveh vrst: preprečujejo razgradnjo hidroperoksidov in prekinejo verigo oksidativnih kemičnih reakcij.

Med antioksidanti, ki zavirajo uničenje, lahko ločimo antioksidante fenolne in aminske vrste, pa tudi merkaptane, sulfide in tiofosfate. Vnos obeh vrst antioksidantov v polimer poveča učinek proti staranju.

Običajno proizvajalci polimernih materialov proizvajajo tudi različne vrste stabilizatorjev, od tujih proizvajalcev surovin ločimo naslednje materiale: Arkema, Francija (Thermolite), Baerlocher, Nemčija (stabilizatorji na osnovi CaZn, Pb, CaOrg, Sn, BaZn) , Chemtura, ZDA (zaviralec gorenja HBCD, Firemaster, PVC stabilizatorji Mark, Lowilite, inhibitorji Naugard 300-E, antioksidanti Alkanox, Anox, Weston), Ciba, Švica (antioksidant IRGANOX, stabilizator IRGAFOS), PVC stabilizatorji nemškega podjetja Ika, itd.