Старение резиновых полимерных материалов обычно неотделимо от испытательной камеры на старение.камера для испытаний на озоновое старениеявляется важным испытательным оборудованием для резиновых материалов. Камера для испытаний на озоновое старение может определять надежность резиновых изделий, выявлять их дефекты, а затем улучшать и повышать конкурентоспособность продукции, тем самым помогая компаниям контролировать затраты и увеличивать прибыль.
BOTO — производитель, специализирующийся на производстве оборудования для экологических испытаний, с более чем 20-летним опытом работы в отрасли.Серия камер для испытаний на температуру и влажность, серия камер для испытаний на старение, машина для механических испытаний на воздействие окружающей средыи другие серии испытательных камер — наши выгодные продукты. Если у вас есть какие-либо потребности, пожалуйста, свяжитесь с нами вовремя.
К полимерным материалам относятся пластмассы, резина, волокна, пленки, клеи и покрытия. Благодаря своим многочисленным потенциальным свойствам, превосходящим традиционные конструкционные материалы, они все чаще используются в военной и гражданской сферах. Полимерные материалы имеют малый вес, высокую прочность, хорошую коррозионную стойкость, обладают хорошими защитными свойствами. Они широко используются в авиации, автомобилях, кораблях, инфраструктуре, военной продукции и других областях.
Однако в процессе обработки, хранения и использования из-за совокупного воздействия внутренних и внешних факторов, таких как свет, тепло, кислород, вода, высокоэнергетическое излучение, химическая и биологическая эрозия, химический состав и структура полимерных материалов претерпевают изменения. происходит ряд изменений, и соответственно ухудшаются и физические свойства, такие как затвердевание, липкость, хрупкость, изменение цвета, потеря прочности и т. д. Это явление называется старением полимерных материалов. Сущность старения полимерных материалов заключается в изменении физической или химической структуры, что проявляется в постепенном снижении эксплуатационных характеристик материала и утрате его эксплуатационной ценности.
Старение и выход из строя полимерных материалов стали одной из ключевых проблем, ограничивающих дальнейшее развитие и применение полимерных материалов.
Феномен старения
Из-за различных разновидностей полимеров и разных условий использования существуют разные явления и характеристики старения. Например, сельскохозяйственная пластиковая пленка меняет цвет, становится хрупкой и теряет прозрачность под воздействием солнца и дождя; на авиационном плексигласе после длительного использования появляются серебристые полосы и снижается прозрачность; резиновые изделия теряют эластичность, твердеют, трескаются или становятся мягкими и липкими после длительного использования; краска теряет блеск, пылится, пузырится и шелушится после длительного использования. Феномен старения можно свести к следующим четырем изменениям:
1. Изменения во внешности
Пятна, пятна, серебряные полосы, трещины, иней, припудривание, липкость, деформация, «рыбий глаз», морщины, усадка, подгорание, оптические искажения и изменения оптического цвета.
2. Изменения физических свойств.
Включая изменения растворимости, набухания, реологических свойств, а также морозостойкости, термостойкости, водопроницаемости и воздухопроницаемости.
3. Изменение механических свойств.
Изменения таких свойств, как прочность на растяжение, прочность на изгиб, прочность на сдвиг, ударная вязкость, относительное удлинение и релаксация напряжений.
4. Изменение электрических свойств.
Например, изменения поверхностного сопротивления, объемного сопротивления, диэлектрической проницаемости и прочности на электрический пробой.
Факторы старения
Физические свойства полимерных материалов тесно связаны с их химической структурой и агрегатной структурой. Химическая структура представляет собой длинноцепную структуру макромолекул, соединенных ковалентными связями, а агрегатная структура представляет собой пространственную структуру, в которой множество макромолекул расположены и уложены молекулярными силами, например кристаллическими, аморфными и кристаллически-аморфными.
Межмолекулярные силы, поддерживающие агрегатную структуру, включают силы ионной связи, силы металлической связи, силы ковалентной связи и силы Ван-дер-Ваальса. Факторы окружающей среды могут вызвать изменения межмолекулярных сил, даже разрыв цепи или отщепление определенных групп, что в конечном итоге разрушит агрегатную структуру материала и изменит физические свойства материала. Обычно на старение полимерных материалов влияют два фактора: внутренние факторы и внешние факторы.
Внутренние факторы
1. Химическая структура полимеров.
Старение полимеров тесно связано с их собственной химической структурой. Части химической структуры со слабыми связями легко подвергаются воздействию внешних факторов и разрушаются, превращаясь в свободные радикалы. Этот свободный радикал является отправной точкой для инициирования свободнорадикальных реакций.
2. Физическая форма
Некоторые молекулярные связи полимеров расположены упорядоченно, а другие неупорядочено. Упорядоченно расположенные молекулярные связи могут образовывать кристаллические области, а беспорядочно расположенные молекулярные связи представляют собой аморфные области. Морфология многих полимеров не однородная, а полукристаллическая, имеющая как кристаллические, так и аморфные участки. Реакция старения начинается с аморфной области.
3. Стереоскопическая закономерность.
Стереоскопическая регулярность полимера тесно связана с его кристалличностью. Как правило, обычные полимеры обладают большей устойчивостью к старению, чем случайные полимеры.
4. Молекулярная масса и ее общее распределение.
Молекулярная масса полимера мало связана со старением, но распределение молекулярной массы оказывает большое влияние на характеристики старения полимера. Чем шире распространение, тем легче стареть, потому что чем шире распространение, тем больше конечных групп и тем легче вызвать реакции старения.
5. Отслеживание металлических примесей и других примесей.
Когда полимеры обрабатываются, они вступают в контакт с металлами, и следы металлов могут быть примешаны, или некоторые металлические катализаторы могут остаться во время полимеризации, что повлияет на инициирование автоокисления (т. е. старения).
Внешние факторы
1. Влияние температуры
С повышением температуры движение полимерных цепей усиливается. Превышение энергии диссоциации химических связей приведет к термической деградации полимерных цепей или отщеплению групп. В настоящее время в литературе имеется большое количество сообщений о термической деструкции полимерных материалов; при понижении температуры часто ухудшаются механические свойства материала. Критические температурные точки, тесно связанные с механическими свойствами, включают температуру стеклования T, температуру вязкого течения Tf и температуру плавления Tm. Физическое состояние материала можно разделить на стеклообразное, высокоэластичное и вязкотекучее.
2. Влияние влажности
Влияние влажности на полимерные материалы можно объяснить набуханием и растворением воды на материале, что изменяет межмолекулярные силы, поддерживающие агрегатную структуру полимерного материала, тем самым разрушая агрегатное состояние материала. Особенно для несшитых аморфных полимеров влияние влажности чрезвычайно очевидно, что приводит к набуханию или даже распаду полимерного материала в агрегатном состоянии, тем самым ухудшая эксплуатационные характеристики материала; для кристаллических пластиков или волокон из-за наличия ограничений на проникновение воды влияние влажности не очень очевидно.
3. Влияние кислорода
Кислород является основной причиной старения полимерных материалов. Благодаря кислородопроницаемости кристаллические полимеры более устойчивы к окислению, чем аморфные полимеры. Кислород сначала атакует слабые звенья основной цепи полимеров, такие как двойные связи, гидроксильные группы, водородные группы или атомы третичных атомов углерода, образуя полимерные пероксильные радикалы или пероксиды, а затем вызывает разрыв основной цепи в этом положении. В тяжелых случаях молекулярная масса полимера значительно снижается, температура стеклования снижается, полимер становится липким. В присутствии некоторых инициаторов или элементов переходных металлов, легко разлагающихся на свободные радикалы, наблюдается тенденция к интенсификации реакции окисления.
4. Фотостарение
Будет ли полимер подвергаться воздействию света и вызывать разрыв молекулярной цепи, зависит от относительного размера энергии света и энергии диссоциации, а также чувствительности химической структуры полимера к световым волнам. Из-за наличия озонового слоя и атмосферы на поверхности Земли диапазон длин волн солнечного света, который может достигать земли, составляет от 290 до 4300 нм. Только световые волны в ультрафиолетовой области имеют энергию световой волны, превышающую энергию диссоциации химической связи, что приводит к разрыву химических связей полимеров.
Например, ультрафиолетовые волны с длиной волны от 300 до 400 нм могут поглощаться полимерами, содержащими карбонильные группы и двойные связи, вызывая разрыв макромолекулярных цепей, изменение химической структуры и ухудшение свойств материала; полиэтилентерефталат сильно поглощает ультрафиолетовые лучи с длиной волны 280 нм, а продуктами разложения являются в основном CO, H и CH; полиолефины, содержащие только связи CC, не поглощают ультрафиолетовые лучи, но в присутствии небольшого количества примесей, таких как карбонильные группы, ненасыщенные связи, гидропероксидные группы, остатки катализатора, ароматические углеводороды и элементы переходных металлов, могут способствовать фотоокислению. реакция полиолефинов.
5. Влияние химических сред
Химические среды могут играть роль только тогда, когда они проникают внутрь полимерных материалов. Эти эффекты включают ковалентные связи и вторичные связи. Действие ковалентных связей проявляется в виде разрыва цепи, сшивания, присоединения или сочетания этих эффектов полимерных цепей. Это необратимый химический процесс; хотя разрушение вторичных связей химическими средами не вызывает изменений в химической структуре, агрегатная структура материала изменится, вызывая соответствующие изменения в его физических свойствах.
Физические изменения, такие как растрескивание под воздействием окружающей среды, растрескивание при растворении и пластификация, являются типичными проявлениями старения полимерных материалов в химической среде.
Способ устранения растрескивания растворения – устранение внутренних напряжений материала. Отжиг после формирования материала способствует устранению внутреннего напряжения материала. Пластификация – это когда жидкая среда находится в постоянном контакте с полимерным материалом. Взаимодействие полимера с низкомолекулярной средой частично заменяет взаимодействие между полимерами, облегчая перемещение участков полимерной цепи, что проявляется в снижении температуры стеклования, уменьшении прочности, твердости и модуля упругости. материала и увеличение удлинения при разрыве.
6. Биологическое старение
Поскольку почти во всех пластиковых изделиях в процессе обработки используются разнообразные добавки, они часто становятся источником питания для плесени. Когда плесень растет, она поглощает питательные вещества на поверхности и внутри пластика и превращается в мицелий, который также является проводником, тем самым снижая изоляцию пластика, изменяя его вес и в тяжелых случаях отслаиваясь. Метаболиты роста плесени содержат органические кислоты и токсины, которые делают поверхность пластика липкой, обесцвеченной, хрупкой и снижают гладкость, а также вызывают заболевания у людей, которые имеют длительный контакт с такими плесневелыми пластиками.
Полисахаридные природные полимеры и их модифицированные соединения можно перерабатывать в разлагаемые одноразовые пленки, листы, контейнеры, пенопластовые изделия и т. д. путем смешивания и модификации с обычными пластиками. Их отходы могут быть постепенно гидролизованы до низкомолекулярных соединений посредством воздействия ферментов разложения природных полимеров полисахаридов, таких как амилаза, которые широко присутствуют в природной среде, и, наконец, разлагаются на незагрязненный углекислый газ и воду, возвращаясь в биосферу. Благодаря этим преимуществам полисахаридные природные полимерные соединения, представленные крахмалом, до сих пор являются важным компонентом разлагаемых пластмасс.
БОТО ГРУП, ООО. является профессиональным производителем различного испытательного оборудования более 20 лет.
Если у вас есть какие-либо вопросы, добро пожаловать на нашу фабрику для получения рекомендаций!