Стареенето на гумени полимерни материали обикновено е неделимо от камерата за изпитване на стареене. Theтестова камера за озоново стареенее основно оборудване за изпитване на гумени материали. Тестовата камера за озоново стареене може да открие надеждността на каучуковите продукти, да открие техните дефекти и след това да подобри и засили конкурентоспособността на продукта, като по този начин помага на компаниите да контролират разходите и да увеличат печалбите.
BOTO е производител, специализиран в производството на оборудване за изпитване на околната среда с повече от 20 години опит в индустрията.Серията камери за изпитване на температура и влажност, серия камери за изпитване на стареене, механична машина за изпитване на околната средаи други серии от тестови камери са нашите изгодни продукти. Ако имате някакви нужди, моля, свържете се с нас навреме.
Полимерните материали включват пластмаси, каучук, влакна, филми, лепила и покрития. Поради многобройните си потенциални свойства, превъзхождащи традиционните структурни материали, те се използват все повече във военните и гражданските области. Полимерните материали са леки, с висока якост, добра устойчивост на корозия и имат добри защитни свойства. Те се използват широко в авиацията, автомобилите, корабите, инфраструктурата, военните продукти и други области.
Въпреки това, по време на обработката, съхранението и употребата, поради комбинираното въздействие на вътрешни и външни фактори като светлина, топлина, кислород, вода, високоенергийна радиация, химическа и биологична ерозия, химичният състав и структура на полимерните материали ще бъдат подложени на серия от промени и физическите свойства също ще се влошат съответно, като втвърдяване, лепкавост, крехкост, обезцветяване, загуба на якост и т.н. Това явление се нарича стареене на полимерни материали. Същността на стареенето на полимерния материал се отнася до промените във физическата структура или химическата структура, което се проявява като постепенно влошаване на експлоатационните характеристики на материала и загуба на дължимата му използваема стойност.
Стареенето и повредата на полимерните материали се превърна в един от ключовите проблеми, ограничаващи по-нататъшното развитие и приложение на полимерни материали.
Феномен на стареене
Поради различните видове полимери и различните условия на употреба, има различни явления и характеристики на стареене. Например селскостопанското пластмасово фолио променя цвета си, става крехко и има намалена прозрачност след излагане на слънце и дъжд; авиационният плексиглас образува сребристи ивици и има намалена прозрачност след продължителна употреба; гумените продукти губят еластичност, втвърдяват се, напукват се или стават меки и лепкави след продължителна употреба; боята губи блясък, пудри се, образува мехурчета и се лющи след продължителна употреба. Феноменът на стареенето може да се обобщи в следните четири промени:
1. Промени във външния вид
Петна, петна, сребърни ивици, пукнатини, скреж, прах, лепкавост, изкривяване, рибешки очи, бръчки, свиване, изгаряне, оптично изкривяване и промени в оптичния цвят.
2. Промени във физичните свойства
Включително промени в разтворимостта, набъбването, реологичните свойства и студоустойчивостта, топлоустойчивостта, водопропускливостта и пропускливостта на въздуха.
3. Промени в механичните свойства
Промени в свойства като якост на опън, якост на огъване, якост на срязване, якост на удар, относително удължение и релаксация на напрежението.
4. Промени в електрическите свойства
Като промени в повърхностното съпротивление, обемното съпротивление, диелектричната константа и якостта на електрически пробив.
Фактори на стареенето
Физичните свойства на полимерните материали са тясно свързани с тяхната химическа структура и агрегатна структура. Химическата структура е структура с дълга верига от макромолекули, свързани с ковалентни връзки, а агрегатната структура е пространствена структура, в която много макромолекули са подредени и подредени от молекулни сили, като кристални, аморфни и кристално-аморфни.
Междумолекулните сили, които поддържат структурата на агрегата, включват сили на йонна връзка, сили на метална връзка, сили на ковалентна връзка и сили на Ван дер Ваалс. Факторите на околната среда могат да причинят промени в междумолекулните сили, дори скъсване на веригата или отделяне на определени групи, което в крайна сметка ще разруши агрегатната структура на материала и ще промени физическите свойства на материала. Обикновено има два фактора, които влияят на стареенето на полимерните материали: вътрешни фактори и външни фактори.
Вътрешни фактори
1. Химическа структура на полимерите
Стареенето на полимерите е тясно свързано с тяхната собствена химична структура. Слабите части на химическата структура лесно се повлияват от външни фактори и се разпадат, за да се превърнат в свободни радикали. Този свободен радикал е отправната точка за започване на свободни радикални реакции.
2. Физическа форма
Някои от молекулярните връзки на полимерите са подредени в ред, докато други са неподредени. Правилно подредените молекулни връзки могат да образуват кристални области, а нередно подредените молекулни връзки са аморфни области. Морфологията на много полимери не е еднаква, а полукристална, с кристални и аморфни области. Реакцията на стареене започва от аморфната област.
3. Стереоскопична закономерност
Стереоскопичната редовност на полимера е тясно свързана с неговата кристалност. Обикновено обикновените полимери имат по-добра устойчивост на стареене от произволните полимери.
4. Молекулно тегло и общото му разпределение
Молекулното тегло на полимера няма много общо със стареенето, но разпределението на молекулното тегло има голямо влияние върху ефективността на стареене на полимера. Колкото по-широко е разпространението, толкова по-лесно е стареенето, защото колкото по-широко е разпространението, толкова повече са крайните групи и толкова по-лесно е да се предизвикат реакции на стареене.
5. Следи от метални примеси и други примеси
Когато полимерите се обработват, те влизат в контакт с метали и може да се смесят следи от метали или някои метални катализатори могат да останат по време на полимеризацията, което ще повлияе на започването на автоокисление (т.е. стареене).
Външни фактори
1. Влиянието на температурата
С повишаване на температурата движението на полимерните вериги се засилва. След като енергията на дисоциация на химичните връзки бъде превишена, това ще причини термично разграждане на полимерни вериги или групово отделяне. Понастоящем има голям брой литературни доклади за термично разграждане на полимерни материали; когато температурата се понижи, механичните свойства на материала често се влияят. Критичните температурни точки, тясно свързани с механичните свойства, включват температура на встъкляване T, температура на вискозния поток Tf и точка на топене Tm. Физическото състояние на материала може да бъде разделено на стъклено състояние, високоеластично състояние и състояние на вискозен поток.
2. Влиянието на влажността
Влиянието на влажността върху полимерните материали може да се отдаде на набъбването и разтварянето на водата върху материала, което променя междумолекулните сили, които поддържат агрегатната структура на полимерния материал, като по този начин разрушава агрегатното състояние на материала. Особено за не-омрежени аморфни полимери, влиянието на влажността е изключително очевидно, което ще накара полимерния материал да набъбне или дори да се разпадне в агрегатно състояние, като по този начин ще увреди работата на материала; за кристални пластмаси или влакна, поради наличието на ограничения за проникване на вода, влиянието на влажността не е много очевидно.
3. Влиянието на кислорода
Кислородът е основната причина за стареенето на полимерните материали. Благодарение на пропускливостта на кислорода, кристалните полимери са по-устойчиви на окисляване от аморфните полимери. Кислородът първо атакува слабите връзки на главната верига на полимерите, като двойни връзки, хидроксилни групи, водородни групи или атоми на третични въглеродни атоми, образувайки полимерни пероксилови радикали или пероксиди, и след това причинява разкъсване на главната верига в тази позиция. В тежки случаи молекулното тегло на полимера намалява значително, температурата на встъкляване намалява и полимерът става лепкав. В присъствието на определени инициатори или елементи от преходни метали, които лесно се разграждат до свободни радикали, има тенденция за засилване на окислителната реакция.
4. Фотостареене
Дали полимерът е изложен на светлина и причинява разкъсване на молекулната верига зависи от относителния размер на светлинната енергия и енергията на дисоциация и чувствителността на химическата структура на полимера към светлинните вълни. Поради наличието на озоновия слой и атмосферата на повърхността на земята, обхватът на дължината на вълната на слънчевата светлина, която може да достигне до земята, е между 290 nm и 4300 nm. Само светлинните вълни в ултравиолетовата област имат енергия на светлинната вълна, по-голяма от енергията на дисоциация на химичната връзка, което ще доведе до разкъсване на химичните връзки на полимерите.
Например ултравиолетовите лъчи с дължина на вълната от 300 nm до 400 nm могат да бъдат абсорбирани от полимери, съдържащи карбонилни групи и двойни връзки, причинявайки разкъсване на макромолекулни вериги, промяна на химичните структури и влошаване на свойствата на материала; полиетилен терефталатът има силна абсорбция на 280nm ултравиолетови лъчи, а продуктите на разграждане са главно CO, H и CH; полиолефините, съдържащи само CC връзки, нямат абсорбция на ултравиолетови лъчи, но в присъствието на малко количество примеси, като карбонилни групи, ненаситени връзки, хидропероксидни групи, остатъци от катализатор, ароматни въглеводороди и елементи от преходни метали, те могат да насърчат фотоокисляването реакция на полиолефини.
5. Влияние на химичните среди
Химическите среди могат да играят роля само когато проникнат във вътрешността на полимерните материали. Тези ефекти включват ковалентни връзки и вторични връзки. Ефектът на ковалентните връзки се проявява като разкъсване на веригата, омрежване, добавяне или комбинация от тези ефекти на полимерни вериги. Това е необратим химичен процес; въпреки че разрушаването на вторичните връзки от химическа среда не причинява промени в химическата структура, агрегатната структура на материала ще се промени, причинявайки съответните промени в неговите физични свойства.
Физическите промени като напукване от напрежение в околната среда, напукване от разтваряне и пластификация са типични прояви на химическо стареене на полимерни материали.
Начинът за елиминиране на напукването при разтваряне е премахване на вътрешното напрежение на материала. Отгряването след формоването на материала води до елиминиране на вътрешното напрежение на материала. Пластификацията е, когато течната среда е в непрекъснат контакт с полимерния материал. Взаимодействието между полимера и средата с малка молекула частично замества взаимодействието между полимерите, което прави сегментите на полимерната верига по-лесни за движение, което се проявява като намаляване на температурата на встъкляване, намаляване на якостта, твърдостта и еластичния модул на материала и увеличаване на удължението при скъсване.
6. Биологично стареене
Тъй като почти всички пластмасови продукти използват различни добавки по време на процеса на обработка, те често се превръщат в източник на храна за мухъл. Когато мухълът расте, той абсорбира хранителни вещества от повърхността и вътрешността на пластмасата и се превръща в мицел, който също е проводник, като по този начин намалява изолацията на пластмасата, променя теглото си и се лющи в тежки случаи. Метаболитите на растежа на плесента съдържат органични киселини и токсини, които ще направят повърхността на пластмасата лепкава, обезцветена, крехка и ще намалят гладкостта, а също така ще накарат хората, които имат дългосрочен контакт с такива плесенясали пластмаси, да се заразят с болести.
Полизахаридните естествени полимери и техните модифицирани съединения могат да бъдат преработени в разградими филми за еднократна употреба, листове, контейнери, продукти от пяна и т.н. чрез смесване и модифициране с общи пластмаси. Техните отпадъци могат постепенно да се хидролизират в малки молекулни съединения чрез намесата на ензими за разграждане на полизахаридни естествени полимери като амилаза, които са широко присъстващи в естествената среда, и накрая да се разграждат в незамърсен въглероден диоксид и вода, връщайки се в биосферата. Въз основа на тези предимства полизахаридните естествени полимерни съединения, представени от нишесте, все още са важен компонент на разградимите пластмаси.
БОТО ГРУП ЕООД е професионален производител на различни видове оборудване за тестване повече от 20 години.
Ако имате въпроси, добре дошли в нашата фабрика за насоки!