I materiali polimerici comprendono plastiche, gomma, fibre, pellicole, adesivi e rivestimenti. Poich\u00e9 hanno molte propriet\u00e0 potenziali superiori a quelle dei materiali strutturali tradizionali, sono sempre pi\u00f9 utilizzati nel campo dei prodotti militari e civili.
\nTuttavia, nel corso del processo, dello stoccaggio e dell'utilizzo, a causa della luce, del calore, dell'ossigeno, dell'acqua, delle radiazioni ad alta energia, dell'erosione chimica e biologica e di altri fattori interni ed esterni, la composizione chimica e la struttura dei materiali polimerici subiranno una serie di cambiamenti nelle propriet\u00e0 fisiche, come la durezza, la viscosit\u00e0, la fragilit\u00e0, lo scolorimento, la perdita di resistenza e cos\u00ec via; questo fenomeno \u00e8 l'invecchiamento dei materiali polimerici.
\nLa natura dell'invecchiamento dei materiali polimerici \u00e8 costituita da cambiamenti della struttura fisica o della struttura chimica, che si manifestano come un graduale declino delle prestazioni del materiale, che perde il suo valore d'uso. Il fallimento dell'invecchiamento dei materiali polimerici \u00e8 diventato uno dei problemi principali che limitano l'ulteriore sviluppo e l'applicazione dei materiali polimerici.<\/p>\n
Fenomeno dell'invecchiamento
\nA causa delle diverse variet\u00e0 di materiali polimerici, l'uso di condizioni diverse, quindi ci sono diversi fenomeni di invecchiamento e caratteristiche. Ad esempio, i film plastici per uso agricolo dopo il sole e la pioggia presentano scolorimento, fragilit\u00e0, diminuzione della trasparenza; il plexiglass per l'aviazione, dopo un lungo periodo di tempo, presenta venature argentate, diminuzione della trasparenza; i prodotti in gomma, dopo un lungo periodo di tempo, presentano diminuzione dell'elasticit\u00e0, indurimento, screpolature, oppure sono morbidi e appiccicosi; le vernici, dopo un lungo periodo di tempo, presentano perdita di luce, sfarinamento, bolle, sfaldature e cos\u00ec via.
\nIl fenomeno dell'invecchiamento si riassume nei seguenti quattro cambiamenti:
\n1, cambiamenti di aspetto
\nAspetto di macchie, macchie, argento, crepe, brina, sfarinamento, appiccicosit\u00e0, deformazione, fish-eye, rughe, restringimento, bruciatura, aberrazioni ottiche e cambiamenti di colore ottico.
\n2, modifiche delle propriet\u00e0 fisiche
\nTra cui la solubilit\u00e0, il rigonfiamento, le propriet\u00e0 reologiche, cos\u00ec come il freddo, il calore, la permeabilit\u00e0 all'acqua, la permeabilit\u00e0 all'aria e altre variazioni delle prestazioni.
\n3, modifiche delle propriet\u00e0 meccaniche
\nResistenza alla trazione, alla flessione, al taglio, all'urto, all'allungamento relativo, al rilassamento delle tensioni e ad altre variazioni delle prestazioni.
\n4, modifiche delle propriet\u00e0 elettriche
\nCome la resistenza superficiale, la resistenza di volume, la costante dielettrica, la resistenza alla rottura elettrica e altri cambiamenti.<\/p>\n
Fattori di invecchiamento
\nLe propriet\u00e0 fisiche dei materiali polimerici hanno una stretta relazione con la loro struttura chimica, la struttura dello stato di aggregazione.
\nLa struttura chimica \u00e8 la struttura a catena lunga delle macromolecole collegate da legami covalenti, mentre la struttura aggregata \u00e8 la struttura spaziale di molte macromolecole disposte e impilate da forze intermolecolari, come lo stato cristallino, amorfo, cristallino - amorfo. Le forze intermolecolari che mantengono la struttura aggregata includono il legame ionico, il legame metallico, il legame covalente e le forze di van der Waals.
\nI fattori ambientali possono portare a cambiamenti nelle forze intermolecolari, o addirittura alla rottura delle catene o al distacco di alcuni gruppi, che finiscono per distruggere la struttura dello stato di aggregazione del materiale e modificarne le propriet\u00e0 fisiche. I fattori che influenzano l'invecchiamento dei materiali polimerici sono generalmente di due tipi: fattori intrinseci e fattori estrinseci.<\/p>\n
Fattori intrinseci
\n1, la struttura chimica del polimero
\nL'invecchiamento dei polimeri e la loro struttura chimica \u00e8 strettamente legata al legame debole della struttura chimica del sito, che \u00e8 suscettibile all'influenza di fattori esterni per rompere in radicali liberi. Questo radicale libero \u00e8 il punto di partenza della reazione dei radicali liberi.
\n2, Forma fisica
\nAlcuni legami molecolari dei polimeri sono ordinati e altri disordinati. La disposizione ordinata dei legami molecolari pu\u00f2 formare un'area cristallina, la disposizione disordinata dei legami molecolari per l'area amorfa, molti polimeri non sono uniformi, ma allo stato semicristallino, sia in aree cristalline che amorfe, la reazione di invecchiamento parte prima dall'area amorfa.
\n3, normalizzazione tridimensionale
\nL'integrazione tridimensionale dei polimeri e il loro grado di cristallinit\u00e0 hanno una stretta relazione. In generale, i polimeri regolari hanno una migliore resistenza all'invecchiamento rispetto ai polimeri casuali.
\n4, peso molecolare e sua distribuzione
\nIn generale, il peso molecolare del polimero ha una scarsa relazione con l'invecchiamento, ma la distribuzione del peso molecolare ha una grande influenza sulle prestazioni di invecchiamento del polimero: pi\u00f9 ampia \u00e8 la distribuzione, pi\u00f9 facile \u00e8 l'invecchiamento, perch\u00e9 pi\u00f9 ampia \u00e8 la distribuzione, pi\u00f9 gruppi terminali, pi\u00f9 facile \u00e8 la reazione di invecchiamento.
\n5, impurit\u00e0 di metalli in tracce e altre impurit\u00e0
\nIl polimero nella lavorazione e il contatto con i metalli possono essere mescolati con tracce di metalli o, nella polimerizzazione, con catalizzatori metallici residui, che influiscono sull'ossidazione automatica (cio\u00e8 sull'invecchiamento) del ruolo iniziatore.<\/p>\n
Fattori esterni
\n1, l'effetto della temperatura
\nLa temperatura aumenta, il movimento della catena polimerica si intensifica e, una volta superata l'energia di dissociazione del legame chimico, causer\u00e0 la degradazione termica della catena polimerica o lo shedding del gruppo; la degradazione termica dei materiali polimerici ha un gran numero di rapporti in letteratura; la riduzione della temperatura, spesso influisce sulle propriet\u00e0 meccaniche del materiale. In stretta relazione con le propriet\u00e0 meccaniche del punto critico di temperatura, tra cui la temperatura di transizione vetrosa, la temperatura di scorrimento viscoso e il punto di fusione, lo stato fisico del materiale pu\u00f2 essere suddiviso in vetro, stato elastico elevato e stato di scorrimento viscoso.<\/p>\n
2, l'effetto dell'umidit\u00e0
\nL'effetto dell'umidit\u00e0 sui materiali polimerici pu\u00f2 essere attribuito al rigonfiamento e alla dissoluzione dell'acqua sul materiale, in modo da mantenere la struttura dello stato di aggregazione del materiale polimerico delle forze intermolecolari che cambiano, distruggendo cos\u00ec lo stato di aggregazione del materiale, in particolare per i polimeri amorfi non reticolati, l'effetto dell'umidit\u00e0 \u00e8 estremamente evidente, render\u00e0 il materiale polimerico gonfio e persino lo stato di aggregazione disintegrato, in modo da danneggiare le prestazioni del materiale; per la cristallizzazione di plastica o fibra, a causa dell'esistenza di limitazioni all'infiltrazione di umidit\u00e0, l'effetto dell'umidit\u00e0 non \u00e8 evidente. Per la forma cristallina della plastica o delle fibre, a causa dell'esistenza di limitazioni alla penetrazione dell'acqua, l'effetto dell'umidit\u00e0 non \u00e8 molto evidente.
\n3, l'influenza dell'ossigeno
\nL'ossigeno \u00e8 la causa principale dell'invecchiamento dei materiali polimerici, a causa della permeabilit\u00e0 dell'ossigeno, i polimeri cristallini sono pi\u00f9 resistenti all'ossidazione di quelli amorfi. L'ossigeno attacca prima i legami deboli della catena principale del polimero, come i doppi legami, gli ossidrili, gli atomi di carbonio terziari sull'idrogeno e altri gruppi o atomi, la formazione di radicali perossilici o perossidi del polimero, e poi in questa parte della catena principale causata dalla frattura della gravit\u00e0 del peso molecolare del polimero \u00e8 sceso significativamente, la temperatura di transizione vetrosa si riduce, cosicch\u00e9 il polimero diventa viscoso, in presenza di alcuni elementi facili da decomporre in radicali liberi dell'iniziatore o di elementi metallici di transizione, vi \u00e8 la tendenza ad aggravare la reazione di ossidazione. Andamento della reazione di ossidazione.
\n4, invecchiamento della luce
\nIl polimero irradiato dalla luce pu\u00f2 causare o meno la rottura della catena molecolare in base alla dimensione relativa dell'energia luminosa e dell'energia di dissociazione e alla sensibilit\u00e0 della struttura chimica del polimero alle onde luminose. A causa della presenza dello strato di ozono sulla superficie della terra e dell'atmosfera, \u00e8 possibile raggiungere il suolo della gamma di lunghezze d'onda della luce solare di 290 ~ 4300 nm, l'energia dell'onda luminosa \u00e8 maggiore dell'energia di dissociazione del legame chimico \u00e8 solo la regione ultravioletta dell'onda luminosa, causer\u00e0 la rottura del legame chimico del polimero.
\nAd esempio, la lunghezza d'onda ultravioletta di 300 ~ 400 nm, pu\u00f2 essere assorbita dai polimeri contenenti carbonile e doppio legame, e rendere la catena macromolecolare frattura, cambiamento della struttura chimica, e rendere il materiale deterioramento delle prestazioni; polietilene tereftalato 280 nm di luce ultravioletta ha un forte assorbimento, il prodotto di degradazione \u00e8 principalmente CO, H, CH; contiene solo poliolefine con legami C-C sull'assorbimento della luce ultravioletta, ma in presenza di una piccola quantit\u00e0 di impurit\u00e0, come carbonili, insaturi, e il prodotto di degradazione, le poliolefine non sono assorbite, ma in presenza di una piccola quantit\u00e0 di impurit\u00e0. Tuttavia, in presenza di un piccolo numero di impurit\u00e0, come carbonili, legami insaturi, gruppi idroperossidi, residui di catalizzatori, idrocarburi aromatici ed elementi metallici di transizione, possono promuovere la reazione di foto-ossidazione delle poliolefine.
\n5, l'influenza del mezzo chimico
\nGli agenti chimici penetrano solo all'interno dei materiali polimerici per svolgere un ruolo, questi ruoli includono il ruolo dei legami covalenti e il ruolo dei legami subvalenti di due categorie. Il ruolo dei legami covalenti si manifesta con la rottura della catena polimerica, la reticolazione, l'aggiunta o una combinazione di questi ruoli, che \u00e8 un processo chimico irreversibile; i mezzi chimici sulla distruzione della valenza secondaria del legame, anche se non causa un cambiamento nella struttura chimica, ma l'aggregazione della struttura del materiale sar\u00e0 modificata, in modo che le propriet\u00e0 fisiche dei cambiamenti corrispondenti.
\nI cambiamenti fisici, come le cricche da stress ambientale, le cricche da solvatazione, la plasticizzazione, ecc. sono manifestazioni tipiche dell'invecchiamento chimico dei materiali polimerici.
\nIl metodo per eliminare le cricche da solvatazione consiste nell'eliminare lo stress interno del materiale e la ricottura dopo il processo di stampaggio del materiale favorisce l'eliminazione dello stress interno del materiale. La plastificazione avviene nel mezzo liquido e nei materiali polimerici in continuo contatto con l'occasione, le interazioni tra polimero e piccole molecole tra il mezzo sostituiscono parzialmente l'interazione tra il polimero, in modo che i segmenti della catena polimerica siano pi\u00f9 facili da spostare, manifestandosi come una riduzione della temperatura di transizione vetrosa, la resistenza, la durezza e il modulo elastico del materiale sono diminuiti, l'allungamento a rottura \u00e8 aumentato e cos\u00ec via.
\n6, invecchiamento biologico
\nPoich\u00e9 i prodotti in plastica nel processo di lavorazione utilizzano quasi tutti una variet\u00e0 di additivi, spesso diventano una fonte di nutrimento per le muffe. La muffa assorbe le sostanze nutritive sulla superficie e all'interno della plastica e si trasforma in micelio; il micelio \u00e8 un conduttore, quindi l'isolamento della plastica diminuisce, il peso cambia e si verifica un grave distacco. I metaboliti della crescita della muffa contengono acidi organici e tossine, che fanno apparire la superficie della plastica appiccicosa, scolorita, fragile, con riduzione della lucentezza e altri fenomeni; inoltre, il contatto a lungo termine con la plastica ammuffita provoca l'insorgere di malattie.
\nLe macromolecole naturali polisaccaridiche e i loro composti modificati possono essere trasformati in pellicole monouso biodegradabili, fogli, contenitori, prodotti espansi e cos\u00ec via attraverso la miscelazione e la modifica con plastiche generiche, e i loro rifiuti possono essere idrolizzati in composti di piccole molecole passo dopo passo attraverso l'intervento di enzimi di decomposizione delle macromolecole naturali polisaccaridiche come l'amilasi, che sono ampiamente presenti nell'ambiente naturale, e infine decomposti in anidride carbonica e acqua non inquinanti, che possono essere restituiti alla biosfera. Sulla base di questi vantaggi, i composti polimerici naturali polisaccaridici rappresentati dall'amido sono ancora una parte importante delle plastiche degradabili.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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