De veroudering van rubberpolymeermaterialen is gewoonlijk onlosmakelijk verbonden met de verouderingstestkamer. Deozonverouderingstestkameris een essentiële testapparatuur voor rubbermaterialen. De ozonverouderingstestkamer kan de betrouwbaarheid van rubberproducten detecteren, hun gebreken opsporen en vervolgens de concurrentiepositie van producten verbeteren en versterken, waardoor bedrijven de kosten kunnen beheersen en de winst kunnen verhogen.
BOTO is een fabrikant die gespecialiseerd is in de productie van milieutestapparatuur met meer dan 20 jaar industriële ervaring.De temperatuur- en vochtigheidstestkamerserie, verouderingstestkamerserie, mechanische milieutestmachineen andere series testkamers zijn onze voordelige producten. Als u vragen heeft, neem dan tijdig contact met ons op.
Polymere materialen omvatten kunststoffen, rubber, vezels, film, lijm en coating. Vanwege hun vele potentiële eigenschappen die superieur zijn aan traditionele structurele materialen, worden ze steeds vaker gebruikt op militair en civiel gebied. Polymeermaterialen zijn licht in gewicht, hoog in sterkte, goed in corrosieweerstand en hebben goede beschermende eigenschappen. Ze worden veel gebruikt in de luchtvaart, auto's, schepen, infrastructuur, militaire producten en andere gebieden.
Tijdens verwerking, opslag en gebruik zullen de chemische samenstelling en structuur van polymeermaterialen echter, als gevolg van de gecombineerde effecten van interne en externe factoren zoals licht, hitte, zuurstof, water, hoogenergetische straling, chemische en biologische erosie, een verandering ondergaan. reeks veranderingen, en de fysieke eigenschappen zullen dienovereenkomstig ook verslechteren, zoals verharding, plakkerigheid, broosheid, verkleuring, verlies aan sterkte, enz. Dit fenomeen wordt veroudering van polymeermaterialen genoemd. De essentie van veroudering van polymeermateriaal verwijst naar de veranderingen in de fysieke structuur of chemische structuur, die zich manifesteren als de geleidelijke achteruitgang van de prestaties van het materiaal en het verlies van de juiste gebruikswaarde.
Het verouderen en falen van polymeermaterialen is een van de belangrijkste problemen geworden die de verdere ontwikkeling en toepassing van polymeermaterialen beperken.
Verouderingsfenomeen
Vanwege verschillende polymeervariëteiten en verschillende gebruiksomstandigheden zijn er verschillende verouderingsverschijnselen en -kenmerken. Plasticfolie uit de landbouw verandert bijvoorbeeld van kleur, wordt broos en heeft een verminderde transparantie na blootstelling aan zon en regen; luchtvaartplexiglas ontwikkelt zilveren strepen en heeft na langdurig gebruik de transparantie verminderd; rubberen producten verliezen hun elasticiteit, worden hard, barsten of worden zacht en plakkerig na langdurig gebruik; verf verliest glans, poeders, belletjes en schilfert na langdurig gebruik. Het verouderingsfenomeen kan worden samengevat in de volgende vier veranderingen:
1. Veranderingen in uiterlijk
Vlekken, vlekken, zilveren strepen, scheuren, rijp, poedervorming, plakkerigheid, kromtrekken, vissenogen, rimpels, krimp, verschroeiing, optische vervorming en veranderingen in optische kleur.
2. Veranderingen in fysieke eigenschappen
Inclusief veranderingen in oplosbaarheid, zwelling, reologische eigenschappen en koudebestendigheid, hittebestendigheid, waterdoorlaatbaarheid en luchtdoorlaatbaarheid.
3. Veranderingen in mechanische eigenschappen
Veranderingen in eigenschappen zoals treksterkte, buigsterkte, schuifsterkte, slagsterkte, relatieve rek en spanningsrelaxatie.
4. Veranderingen in elektrische eigenschappen
Zoals veranderingen in oppervlakteweerstand, volumeweerstand, diëlektrische constante en elektrische doorslagsterkte.
Verouderingsfactoren
De fysische eigenschappen van polymeermaterialen hangen nauw samen met hun chemische structuur en aggregaatstructuur. De chemische structuur is een lange ketenstructuur van macromoleculen verbonden door covalente bindingen, en de aggregaatstructuur is een ruimtelijke structuur waarin veel macromoleculen zijn gerangschikt en gestapeld door moleculaire krachten, zoals kristallijn, amorf en kristallijn-amorf.
De intermoleculaire krachten die de aggregaatstructuur in stand houden, omvatten ionische bindingskrachten, metaalbindingskrachten, covalente bindingskrachten en van der Waals-krachten. Omgevingsfactoren kunnen veranderingen in de intermoleculaire krachten veroorzaken, zelfs kettingbreuk of het afstoten van bepaalde groepen, waardoor uiteindelijk de aggregaatstructuur van het materiaal wordt vernietigd en de fysieke eigenschappen van het materiaal veranderen. Er zijn gewoonlijk twee factoren die de veroudering van polymeermaterialen beïnvloeden: interne factoren en externe factoren.
Interne factoren
1. Chemische structuur van polymeren
De veroudering van polymeren hangt nauw samen met hun eigen chemische structuur. De zwakke bindingsdelen van de chemische structuur worden gemakkelijk beïnvloed door externe factoren en breken uiteen in vrije radicalen. Deze vrije radicaal is het startpunt voor het initiëren van vrije radicalenreacties.
2. Fysieke vorm
Sommige moleculaire bindingen van polymeren zijn in volgorde gerangschikt, terwijl andere ongeordend zijn. Ordelijk gerangschikte moleculaire bindingen kunnen kristallijne gebieden vormen, en wanordelijk gerangschikte moleculaire bindingen zijn amorfe gebieden. De morfologie van veel polymeren is niet uniform, maar semi-kristallijn, met zowel kristallijne als amorfe gebieden. De verouderingsreactie begint vanuit het amorfe gebied.
3. Stereoscopische regelmaat
De stereoscopische regelmaat van een polymeer hangt nauw samen met zijn kristalliniteit. Over het algemeen hebben reguliere polymeren een betere verouderingsbestendigheid dan willekeurige polymeren.
4. Molecuulgewicht en de algemene verdeling ervan
Het molecuulgewicht van een polymeer heeft weinig te maken met veroudering, maar de verdeling van het molecuulgewicht heeft een grote invloed op de verouderingsprestaties van het polymeer. Hoe breder de verspreiding, hoe gemakkelijker het is om ouder te worden, want hoe breder de verspreiding, hoe meer eindgroepen, en hoe gemakkelijker het is om verouderingsreacties te veroorzaken.
5. Spoor metaalonzuiverheden en andere onzuiverheden op
Wanneer polymeren worden verwerkt, komen ze in contact met metalen, en er kunnen sporenmetalen in worden gemengd, of er kunnen metaalkatalysatoren achterblijven tijdens de polymerisatie, wat de initiatie van auto-oxidatie (dat wil zeggen veroudering) zal beïnvloeden.
Externe factoren
1. De invloed van temperatuur
Naarmate de temperatuur stijgt, wordt de beweging van polymeerketens intenser. Zodra de dissociatie-energie van chemische bindingen wordt overschreden, zal dit thermische afbraak van polymeerketens of groepsverlies veroorzaken. Momenteel zijn er een groot aantal literatuurrapporten over de thermische afbraak van polymeermaterialen; wanneer de temperatuur daalt, worden de mechanische eigenschappen van het materiaal vaak beïnvloed. De kritische temperatuurpunten die nauw verband houden met de mechanische eigenschappen omvatten de glasovergangstemperatuur T, de viskeuze stroomtemperatuur Tf en het smeltpunt Tm. De fysieke toestand van het materiaal kan worden onderverdeeld in glastoestand, hoogelastische toestand en stroperige stromingstoestand.
2. De invloed van vochtigheid
De invloed van vochtigheid op polymeermaterialen kan worden toegeschreven aan het zwellen en oplossen van water op het materiaal, waardoor de intermoleculaire krachten veranderen die de aggregaatstructuur van het polymeermateriaal in stand houden, waardoor de aggregaattoestand van het materiaal wordt vernietigd. Vooral voor niet-verknoopte amorfe polymeren is de invloed van vochtigheid uiterst duidelijk, waardoor het polymeermateriaal in de aggregaattoestand zal opzwellen of zelfs uiteenvalt, waardoor de prestaties van het materiaal worden aangetast; voor kristallijne kunststoffen of vezels is de invloed van vochtigheid, vanwege het bestaan van beperkingen voor de penetratie van water, niet erg duidelijk.
3. De invloed van zuurstof
Zuurstof is de belangrijkste oorzaak van veroudering van polymeermaterialen. Vanwege de permeabiliteit van zuurstof zijn kristallijne polymeren beter bestand tegen oxidatie dan amorfe polymeren. Zuurstof valt eerst de zwakke schakels van de hoofdketen van polymeren aan, zoals dubbele bindingen, hydroxylgroepen, waterstofgroepen of atomen op tertiaire koolstofatomen, waardoor polymeerperoxylradicalen of peroxiden worden gevormd, en zorgt er vervolgens voor dat de hoofdketen op deze positie breekt. In ernstige gevallen neemt het molecuulgewicht van het polymeer aanzienlijk af, neemt de glasovergangstemperatuur af en wordt het polymeer plakkerig. In de aanwezigheid van bepaalde initiatoren of overgangsmetaalelementen die gemakkelijk worden ontleed in vrije radicalen, bestaat er een neiging om de oxidatiereactie te intensiveren.
4. Fotoveroudering
Of het polymeer wordt blootgesteld aan licht en ervoor zorgt dat de moleculaire keten breekt, hangt af van de relatieve grootte van lichtenergie en dissociatie-energie en de gevoeligheid van de chemische structuur van het polymeer voor lichtgolven. Door de aanwezigheid van de ozonlaag en de atmosfeer op het aardoppervlak ligt het golflengtebereik van zonlicht dat de grond kan bereiken tussen 290 nm en 4300 nm. Alleen de lichtgolven in het ultraviolette gebied hebben een lichtgolfenergie die groter is dan de dissociatie-energie van de chemische bindingen, waardoor de chemische bindingen van polymeren zullen verbreken.
Ultraviolette golflengten van 300 nm tot 400 nm kunnen bijvoorbeeld worden geabsorbeerd door polymeren die carbonylgroepen en dubbele bindingen bevatten, waardoor macromoleculaire ketens breken, chemische structuren veranderen en materiaaleigenschappen verslechteren; polyethyleentereftalaat heeft een sterke absorptie van ultraviolette stralen van 280 nm, en de afbraakproducten zijn voornamelijk CO, H en CH; polyolefinen die alleen CC-bindingen bevatten, absorberen geen ultraviolette stralen, maar in de aanwezigheid van een kleine hoeveelheid onzuiverheden, zoals carbonylgroepen, onverzadigde bindingen, hydroperoxidegroepen, katalysatorresiduen, aromatische koolwaterstoffen en overgangsmetaalelementen, kunnen ze de foto-oxidatie bevorderen. reactie van polyolefinen.
5. Invloed van chemische media
Chemische media kunnen alleen een rol spelen als ze in het binnenste van polymeermaterialen doordringen. Deze effecten omvatten covalente bindingen en secundaire bindingen. Het effect van covalente bindingen manifesteert zich als ketensplitsing, verknoping, additie of een combinatie van deze effecten van polymeerketens. Dit is een onomkeerbaar chemisch proces; Hoewel de vernietiging van secundaire bindingen door chemische media geen veranderingen in de chemische structuur veroorzaakt, zal de aggregaatstructuur van het materiaal veranderen, waardoor overeenkomstige veranderingen in de fysische eigenschappen ervan ontstaan.
Fysische veranderingen zoals scheuren door omgevingsspanning, barsten door oplossing en weekmaking zijn typische manifestaties van chemische mediumveroudering van polymeermaterialen.
De manier om oplossingsscheuren te elimineren is door de interne spanning van het materiaal te elimineren. Uitgloeien nadat het materiaal is gevormd, is bevorderlijk voor het elimineren van de interne spanning van het materiaal. Plasticisatie vindt plaats wanneer het vloeibare medium continu in contact is met het polymeermateriaal. De interactie tussen het polymeer en het kleinmoleculaire medium vervangt gedeeltelijk de interactie tussen de polymeren, waardoor de polymeerketensegmenten gemakkelijker te verplaatsen zijn, wat zich manifesteert als een afname van de glasovergangstemperatuur, een afname van de sterkte, hardheid en elastische modulus van het materiaal, en een toename van de rek bij breuk.
6. Biologische veroudering
Omdat kunststofproducten tijdens het verwerkingsproces bijna allemaal verschillende additieven gebruiken, worden ze vaak een voedingsbron voor schimmels. Wanneer schimmel groeit, absorbeert het voedingsstoffen op het oppervlak en de binnenkant van het plastic en wordt het mycelium, dat ook een geleider is, waardoor de isolatie van het plastic wordt verminderd, het gewicht verandert en in ernstige gevallen loslaat. De metabolieten van schimmelgroei bevatten organische zuren en gifstoffen, die het oppervlak van het plastic plakkerig, verkleurd en broos maken en de gladheid verminderen, en er ook voor zorgen dat mensen die langdurig contact hebben met dergelijke beschimmelde plastics ziekten oplopen.
Natuurlijke polysacharidepolymeren en hun gemodificeerde verbindingen kunnen worden verwerkt tot afbreekbare wegwerpfilms, vellen, containers, schuimproducten, enz. door vermenging en modificatie met algemene kunststoffen. Hun afval kan geleidelijk worden gehydrolyseerd tot kleine moleculaire verbindingen door tussenkomst van natuurlijke polysacharide-afbraakenzymen voor polymeer, zoals amylase, die wijdverbreid aanwezig zijn in de natuurlijke omgeving, en uiteindelijk worden afgebroken tot koolstofdioxide en water zonder vervuiling, en terugkeren naar de biosfeer. Op basis van deze voordelen zijn natuurlijke polysacharide-polymeerverbindingen, vertegenwoordigd door zetmeel, nog steeds een belangrijk onderdeel van afbreekbare kunststoffen.
BOTO GROEP LTD. is al meer dan 20 jaar een professionele fabrikant van verschillende soorten testapparatuur.
Als u vragen heeft, welkom in onze fabriek voor advies!