ההזדקנות של חומרי פולימר גומי בדרך כלל אינה ניתנת להפרדה מתא בדיקת ההזדקנות. התא בדיקת הזדקנות אוזוןהוא ציוד בדיקה חיוני לחומרי גומי. תא בדיקת הזדקנות האוזון יכול לזהות את האמינות של מוצרי גומי, לזהות את הפגמים שלהם, ולאחר מכן לשפר ולשפר את התחרותיות של המוצר, ובכך לעזור לחברות לשלוט בעלויות ולהגדיל את הרווחים.
BOTO היא יצרנית המתמחה בייצור ציוד בדיקות סביבתיות עם יותר מ-20 שנות ניסיון בתעשייה.סדרת תאי בדיקת הטמפרטורה והלחות, סדרת תאי בדיקת ההזדקנות, מכונת בדיקה סביבתית מכניתוסדרות אחרות של תאי בדיקה הם המוצרים המועילים שלנו. אם יש לך צרכים, אנא פנה אלינו בזמן.
חומרים פולימרים כוללים פלסטיק, גומי, סיבים, סרט, דבק וציפוי. בגלל המאפיינים הפוטנציאליים הרבים שלהם עדיפים על חומרים מבניים מסורתיים, הם משמשים יותר ויותר בתחומים צבאיים ואזרחיים. חומרים פולימרים קלים במשקל, בעלי חוזק גבוה, טובים בעמידות בפני קורוזיה, ובעלי תכונות הגנה טובות. הם נמצאים בשימוש נרחב בתעופה, מכוניות, ספינות, תשתיות, מוצרים צבאיים ותחומים אחרים.
עם זאת, במהלך עיבוד, אחסון ושימוש, בשל ההשפעות המשולבות של גורמים פנימיים וחיצוניים כמו אור, חום, חמצן, מים, קרינה באנרגיה גבוהה, שחיקה כימית וביולוגית, ההרכב הכימי והמבנה של חומרים פולימריים יעברו א. סדרת שינויים, וגם התכונות הפיזיקליות ידרדרו בהתאם, כמו התקשות, דביקות, שבירות, שינוי צבע, אובדן חוזק וכו'. תופעה זו נקראת הזדקנות של חומרים פולימריים. המהות של יישון חומר פולימרי מתייחס לשינויים במבנה הפיזי או במבנה הכימי, המתבטא בירידה הדרגתית בביצועי החומר ואובדן ערך השימוש הראוי לו.
ההזדקנות והכשל של חומרים פולימריים הפכו לאחד הנושאים המרכזיים המגבילים את המשך הפיתוח והיישום של חומרים פולימריים.
תופעת ההזדקנות
בשל זני פולימרים שונים ותנאי שימוש שונים, ישנן תופעות ומאפיינים שונים של התיישנות. לדוגמה, סרט פלסטיק חקלאי משנה את צבעו, הופך שביר ויש לו שקיפות מופחתת לאחר שנחשף לשמש ולגשם; פרספקס תעופתי מפתח פסי כסף ויש לו שקיפות מופחתת לאחר שימוש ממושך; מוצרי גומי מאבדים מגמישות, מתקשים, נסדקים או הופכים לרכים ודביקים לאחר שימוש ממושך; צבע מאבד מבריק, אבקות, בועות ומתקלפות לאחר שימוש ממושך. ניתן לסכם את תופעת ההזדקנות לארבעת השינויים הבאים:
1. שינויים במראה
כתמים, כתמים, פסי כסף, סדקים, כפור, אבקה, דביקות, עיוות, עיני דגים, קמטים, התכווצות, חריכה, עיוות אופטי ושינויים בצבע האופטי.
2. שינויים בתכונות הפיזיקליות
כולל שינויים במסיסות, נפיחות, תכונות ריאולוגיות ועמידות בפני קור, עמידות בחום, חדירות מים וחדירות אוויר.
3. שינויים בתכונות מכניות
שינויים במאפיינים כגון חוזק מתיחה, חוזק כיפוף, חוזק גזירה, חוזק השפעה, התארכות יחסית והרפיית מתח.
4. שינויים בתכונות החשמל
כגון שינויים בהתנגדות פני השטח, התנגדות נפח, קבוע דיאלקטרי וחוזק פירוק חשמלי.
גורמי הזדקנות
התכונות הפיזיקליות של חומרים פולימריים קשורות קשר הדוק למבנה הכימי ולמבנה המצטבר שלהם. המבנה הכימי הוא מבנה שרשרת ארוך של מקרומולקולות המחוברות בקשרים קוולנטיים, והמבנה המצטבר הוא מבנה מרחבי שבו מקרומולקולות רבות מסודרות ומוערמות על ידי כוחות מולקולריים, כגון גבישי, אמורפי ואמורפי גבישי.
הכוחות הבין-מולקולריים השומרים על המבנה המצטבר כוללים כוחות קשר יוניים, כוחות קשר מתכתיים, כוחות קשר קוולנטיים וכוחות ואן דר ואלס. גורמים סביבתיים עלולים לגרום לשינויים בכוחות הבין-מולקולריים, אפילו לשבירת שרשרת או לנשירה של קבוצות מסוימות, שבסופו של דבר יהרוס את המבנה המצטבר של החומר וישנו את התכונות הפיזיקליות של החומר. בדרך כלל ישנם שני גורמים המשפיעים על ההזדקנות של חומרים פולימריים: גורמים פנימיים וגורמים חיצוניים.
גורמים פנימיים
1. מבנה כימי של פולימרים
ההזדקנות של פולימרים קשורה קשר הדוק למבנה הכימי שלהם. חלקי הקשר החלשים של המבנה הכימי מושפעים בקלות מגורמים חיצוניים ונשברים והופכים לרדיקלים חופשיים. רדיקל חופשי זה הוא נקודת המוצא ליצירת תגובות של רדיקלים חופשיים.
2. צורה פיזית
חלק מהקשרים המולקולריים של פולימרים מסודרים לפי הסדר, בעוד שאחרים אינם מסודרים. קשרים מולקולריים מסודרים יכולים ליצור אזורים גבישיים, וקשרים מולקולריים מסודרים הם אזורים אמורפיים. המורפולוגיה של פולימרים רבים אינה אחידה, אלא חצי גבישית, עם אזורים גבישיים ואמורפיים כאחד. תגובת ההזדקנות מתחילה מהאזור האמורפי.
3. סדירות סטריאוסקופית
הסדירות הסטריאוסקופית של פולימר קשורה קשר הדוק לגבישיות שלו. בדרך כלל, לפולימרים רגילים יש עמידות טובה יותר להזדקנות מפולימרים אקראיים.
4. משקל מולקולרי והתפלגותו הכללית
למשקל המולקולרי של פולימר יש מעט קשר להזדקנות, אך לפיזור המשקל המולקולרי יש השפעה רבה על ביצועי ההזדקנות של הפולימר. ככל שהתפוצה רחבה יותר, כך קל יותר להזדקן, כי ככל שהתפוצה רחבה יותר, כך יותר קבוצות קצה, וקל יותר לגרום לתגובות הזדקנות.
5. עקבות אחר זיהומי מתכת וזיהומים אחרים
כאשר פולימרים מעובדים, הם באים במגע עם מתכות, ומתכות קורט עשויות להתערבב, או שכמה זרזי מתכת עשויים להישאר במהלך הפילמור, מה שישפיע על התחלת החמצון האוטומטי (כלומר, הזדקנות).
גורמים חיצוניים
1. השפעת הטמפרטורה
ככל שהטמפרטורה עולה, התנועה של שרשראות פולימר מתעצמת. לאחר חריגה מאנרגיית הדיסוציאציה של קשרים כימיים, היא תגרום לפירוק תרמי של שרשראות פולימר או לנשירת קבוצות. כיום, יש מספר רב של דוחות ספרות על השפלה תרמית של חומרים פולימריים; כאשר הטמפרטורה יורדת, התכונות המכניות של החומר מושפעות לעתים קרובות. נקודות הטמפרטורה הקריטיות הקשורות באופן הדוק לתכונות מכניות כוללות טמפרטורת מעבר זכוכית T, טמפרטורת זרימה צמיגה Tf ונקודת התכה Tm. ניתן לחלק את המצב הפיזי של החומר למצב זכוכית, מצב אלסטי גבוה ומצב זרימה צמיגית.
2. השפעת הלחות
ניתן לייחס את השפעת הלחות על חומרים פולימריים להתנפחות והתמוססות המים על החומר, מה שמשנה את הכוחות הבין-מולקולריים השומרים על המבנה המצטבר של החומר הפולימרי, ובכך הורס את המצב המצטבר של החומר. במיוחד עבור פולימרים אמורפיים שאינם מצולבים, השפעת הלחות ברורה ביותר, מה שיגרום לחומר הפולימרי להתנפח או אפילו להתפורר במצב המצטבר, ובכך לפגוע בביצועי החומר; עבור פלסטיק או סיבים גבישיים, עקב קיומן של מגבלות חדירת מים, השפעת הלחות אינה ברורה במיוחד.
3. השפעת החמצן
חמצן הוא הגורם העיקרי להזדקנות של חומרים פולימריים. בשל חדירות החמצן, פולימרים גבישיים עמידים יותר בפני חמצון מאשר פולימרים אמורפיים. חמצן תוקף תחילה את החוליות החלשות בשרשרת הפולימרים הראשית, כגון קשרים כפולים, קבוצות הידרוקסיל, קבוצות מימן או אטומים על אטומי פחמן שלישוני, ויוצר רדיקלים או פרוקסידים פולימריים, ולאחר מכן גורם לשרשרת הראשית להישבר במיקום זה. במקרים חמורים, המשקל המולקולרי של הפולימר יורד באופן משמעותי, טמפרטורת מעבר הזכוכית יורדת, והפולימר הופך דביק. בנוכחות יוזמים מסוימים או יסודות מתכת מעבר שמתפרקים בקלות לרדיקלים חופשיים, יש נטייה להעצים את תגובת החמצון.
4. צילום
האם הפולימר נחשף לאור וגורם לשרשרת המולקולרית להישבר תלוי בגודל היחסי של אנרגיית האור ואנרגיית הדיסוציאציה וברגישות המבנה הכימי של הפולימר לגלי אור. בשל נוכחות שכבת האוזון והאטמוספרה על פני כדור הארץ, טווח אורכי הגל של אור השמש שיכול להגיע לקרקע הוא בין 290 ננומטר ל-4300 ננומטר. רק לגלי האור באזור האולטרה סגול יש אנרגיית גלי אור גדולה יותר מאנרגיית פירוק הקשר הכימי, מה שיגרום לקשרים הכימיים של פולימרים להישבר.
לדוגמה, אורכי גל אולטרה סגול של 300 ננומטר עד 400 ננומטר יכולים להיספג על ידי פולימרים המכילים קבוצות קרבוניל וקשרים כפולים, מה שגורם לשרשראות מקרומולקולריות להישבר, לשינוי מבנים כימיים ולהידרדרות תכונות החומר; לפוליאתילן טרפתלט יש קליטה חזקה של קרניים אולטרה סגולות של 280 ננומטר, ותוצרי הפירוק הם בעיקר CO, H ו-CH; לפוליאולפינים המכילים רק קשרי CC אין ספיגה של קרניים אולטרה סגולות, אך בנוכחות כמות קטנה של זיהומים, כגון קבוצות קרבוניל, קשרים בלתי רוויים, קבוצות הידרופרוקסיד, שאריות זרז, פחמימנים ארומטיים ויסודות מתכת מעבר, הם יכולים לקדם את הפוטאוקסידציה. תגובה של פוליאולפינים.
5. השפעת מדיה כימית
מדיה כימית יכולה למלא תפקיד רק כאשר הם חודרים לתוך הפנים של חומרים פולימריים. השפעות אלו כוללות קשרים קוולנטיים וקשרים משניים. ההשפעה של קשרים קוולנטיים מתבטאת בקריעת שרשרת, הצלבה, הוספה או שילוב של השפעות אלו של שרשראות פולימריות. זהו תהליך כימי בלתי הפיך; למרות שהרס של קשרים משניים על ידי מדיה כימית אינו גורם לשינויים במבנה הכימי, המבנה המצטבר של החומר ישתנה, ויגרום לשינויים מקבילים בתכונות הפיזיקליות שלו.
שינויים פיזיים כגון פיצוח מתח סביבתי, פיצוח פירוק ופליטות הם ביטויים אופייניים להזדקנות בינונית כימית של חומרים פולימריים.
הדרך להעלים פיצוח פירוק היא ביטול הלחץ הפנימי של החומר. חישול לאחר יצירת החומר תורם לביטול הלחץ הפנימי של החומר. פלסטיזציה היא כאשר המדיום הנוזלי נמצא במגע רציף עם החומר הפולימרי. האינטראקציה בין הפולימר למדיום המולקולה הקטנה מחליפה חלקית את האינטראקציה בין הפולימרים, מה שהופך את מקטעי שרשרת הפולימר לקלים יותר להזזה, המתבטאת בירידה בטמפרטורת מעבר הזכוכית, בירידה בחוזק, בקשיות ובמודול האלסטי של החומר, ועלייה בהתארכות בהפסקה.
6. הזדקנות ביולוגית
מכיוון שכמעט כל מוצרי הפלסטיק משתמשים במגוון תוספים במהלך תהליך העיבוד, הם הופכים לעתים קרובות למקור תזונה לעובש. כאשר עובש גדל הוא סופג חומרי הזנה על פני הפלסטיק ובתוכו והופך לתפטיר שהוא גם מוליך ובכך מפחית את הבידוד של הפלסטיק, משנה את משקלו ומתקלף במקרים קשים. המטבוליטים של גידול עובש מכילים חומצות אורגניות ורעלים, שיהפכו את פני הפלסטיק לדביקים, דהויים, שבריריים, ויפחיתו את החלקות, וגם יגרמו לאנשים שיש להם מגע ארוך טווח עם פלסטיק עובש שכזה להידבק במחלות.
ניתן לעבד פולימרים טבעיים של פוליסכריד ותרכובותיהם המותאמות לסרטים חד-פעמיים מתכלים, יריעות, מיכלים, מוצרי קצף וכו' באמצעות מיזוג ושינוי עם פלסטיק כללי. הפסולת שלהם ניתנת להידרוליזה הדרגתית לתרכובות מולקולריות קטנות באמצעות התערבות של אנזימי פירוק פולימרים טבעיים של פוליסכריד, כגון עמילאז, הנמצאים באופן נרחב בסביבה הטבעית, ולבסוף לפרק לפחמן דו חמצני ומים נטולי זיהום, וחוזרים לביוספרה. בהתבסס על יתרונות אלה, תרכובות פולימר טבעיות של פוליסכריד המיוצגות על ידי עמילן הן עדיין מרכיב חשוב של פלסטיק מתכלה.
BOTO GROUP LTD. היא יצרנית מקצועית של סוגים שונים של ציוד בדיקה במשך יותר מ-20 שנה.
אם יש לך שאלות, ברוכים הבאים למפעל שלנו להדרכה!