Envelliment de materials polimèrics

Els materials polimèrics s'utilitzen àmpliament a la indústria en forma de recobriments i peces senceres. Es refereixen materials sòlids aïllants elèctrics… S'han desenvolupat moltes varietats de polímers, però tots pateixen processos d'envelliment indesitjables que en degraden la durabilitat, l'aspecte i la resistència. L'envelliment canvia l'estructura i la composició química dels materials polimèrics.

L'envelliment dels polímers es pot produir com a conseqüència de diversos factors:

• llum (radiació ultraviolada);

• aire (ozó i oxigen);

• temperatura (alta o baixa, així com les seves diferències);

• humitat;

• càrregues mecàniques (desgast, compressió i tensió, pressió mitjana);

• exposició a ambients agressius (àcids i bases);

• exposició a microorganismes;

• de la influència de diversos dels factors anteriors.

Els polímers són compostos d'alt pes molecular i el mecanisme del seu envelliment es deu principalment al procés de destrucció de cadenes macromoleculars.

Hi ha dos tipus de destrucció: caòtica i en cadena.En el cas de la destrucció aleatòria, la ruptura de macromolècules i la formació de compostos estables de pes molecular reduït es produeix segons una llei aleatòria. Segons aquest mecanisme, la destrucció química dels polímers es deu a l'acció d'àcids, bases i reactius.

La destrucció de la cadena condueix a diversos actes de desintegració de les molècules segons certs processos, aquest mecanisme d'envelliment del polímer sol ser provocat per la influència d'alta energia (temperatura, llum i radiació).

L'estudi del problema de l'envelliment dels polímers es complica pel fet que la seva naturalesa i estructura són diferents, respectivament, els processos de destrucció de cadenes moleculars són diferents. Tampoc hi ha mètodes per a la comptabilitat multifactorial de les condicions ambientals que condueixen a l'envelliment.

Com a criteris que caracteritzen la resistència dels materials polimèrics a l'envelliment, s'utilitzen els conceptes de funcionament (preservació de les propietats del polímer que garanteixen la funcionalitat del producte) i el període de conservació de les propietats operatives.

Hi ha 3 mètodes per protegir els polímers de l'envelliment:

1) protecció activa,

2) protecció passiva,

3) combinats.

La protecció activa dels polímers significa reduir l'impacte dels factors d'envelliment. Els mètodes passius inclouen diverses maneres d'augmentar l'estabilitat dels polímers mitjançant additius estabilitzadors, eliminadors de radicals lliures, eliminadors de productes d'envelliment actiu, estabilitzadors de la llum, antioxidants, antiozonants, retardants de flama, antiradicals, agents antiradiació sota estrès mecànic, inhibidors de la corrosió i biocides amb estabilització. Propietats.També s'utilitzen recobriments protectors, que són més resistents a l'envelliment que el material polímer bàsic.

Els estabilitzadors de llum més senzills dels polímers són l'òxid de ferro (contingut fins a un 1%), el negre de carboni, la ftalocianina (fins a un 0,1%) i els compostos complexos de níquel.

Els estabilitzadors antioxidants són de dos tipus: prevenir la descomposició dels hidroperòxids i trencar la cadena de reaccions químiques oxidatives.

Entre els antioxidants que frenen la destrucció, es poden aïllar els antioxidants de tipus fenòlic i amina, així com mercaptans, sulfurs i tiofosfats. La introducció d'ambdós tipus d'antioxidants al polímer millora l'efecte anti-envelliment.

Normalment, els productors de materials polimèrics també produeixen diversos tipus d'estabilitzadors.Es poden distingir els següents materials dels productors estrangers de matèries primeres: Arkema, França (Thermolite), Baerlocher, Alemanya (estabilitzadors basats en CaZn, Pb, CaOrg, Sn, BaZn) , Chemtura, EUA (retardant de flama HBCD, Firemaster, estabilitzadors de PVC Mark, Lowilite, inhibidors Naugard 300-E, antioxidants Alkanox, Anox, Weston), Ciba, Suïssa (antioxidant IRGANOX, estabilitzador IRGAFOS), estabilitzadors de PVC de l'empresa alemanya Ika, etc.