به اشتراک گذاری دانش مواد پلیمری

1. نوع پیری مواد پلیمری

مواد پلیمری در فرآیند فرآوری، ذخیره سازی و استفاده، به دلیل عملکرد همه جانبه عوامل داخلی و خارجی، به تدریج خواص آن رو به زوال می رود، به طوری که ارزش مصرف نهایی، این پدیده مربوط به کهنگی مواد پلیمری است.

این امر نه تنها باعث هدر رفتن منابع می شود، بلکه به دلیل خرابی عملکردی آن حتی منجر به حوادث بزرگ تری می شود و تجزیه مواد ناشی از کهنه شدن آن نیز ممکن است محیط زیست را آلوده کند.

با توجه به انواع پلیمرهای مختلف و شرایط مختلف استفاده، پدیده ها و ویژگی های پیری متفاوتی وجود دارد.به طور کلی، پیری مواد پلیمری را می توان به چهار نوع تغییر زیر طبقه بندی کرد:

تغییرات در ظاهر

لکه‌ها، لکه‌ها، خطوط نقره‌ای، ترک‌ها، یخ زدگی، پودر شدن، مویی، تاب خوردگی، چشم ماهی، چین و چروک، چروکیدگی، سوزش، اعوجاج نوری و تغییر در رنگ نوری وجود دارد.

تغییرات در خواص فیزیکی

از جمله حلالیت، تورم، خواص رئولوژیکی و مقاومت در برابر سرما، مقاومت در برابر حرارت، نفوذپذیری آب، نفوذپذیری هوا و سایر خواص تغییر.

تغییرات در خواص مکانیکی

استحکام کششی، مقاومت خمشی، استحکام برشی، مقاومت ضربه ای، ازدیاد طول نسبی، کاهش تنش و غیره.

تغییرات در خواص الکتریکی

مانند مقاومت سطح، مقاومت حجم، ثابت دی الکتریک، تغییرات قدرت شکست الکتریکی.

2. عوامل پیری مواد پلیمری

از آنجا که در فرآوری پلیمری، فرآیند استفاده، تحت تأثیر گرما، اکسیژن، آب، نور، میکروارگانیسم و ​​عوامل محیطی مانند محیط شیمیایی ترکیب شیمیایی و ساختار آن می‌تواند یک سری تغییرات، خواص فیزیکی بد مربوطه را ایجاد کند. به عنوان موی سخت، شکننده، چسبنده، تغییر رنگ، از دست دادن قدرت و غیره، این تغییرات و پدیده پیری نامیده می شود.

پلیمر زیاد تحت تأثیر گرما یا نور، مولکول های برانگیخته را تشکیل می دهد، زمانی که انرژی به اندازه کافی بالا باشد، زنجیره مولکولی برای تشکیل رادیکال های آزاد شکسته می شود، رادیکال های آزاد می توانند یک واکنش زنجیره ای در داخل پلیمر ایجاد کنند، همچنان باعث تخریب می شوند، همچنین ممکن است باعث شود پیوند متقابل

اگر اکسیژن یا ازن در محیط وجود داشته باشد، می توان یک سری واکنش های اکسیداسیون را برای تشکیل هیدروپراکسیدها (ROOH) القا کرد، که می تواند بیشتر به گروه های کربونیل تجزیه شود.

اگر یون های فلزی کاتالیزور باقیمانده در پلیمر وجود داشته باشد یا یون های فلزی مانند مس، آهن، منگنز و کبالت در حین پردازش و استفاده به پلیمر وارد شوند، واکنش تخریب اکسیداسیون پلیمر تسریع می شود.

3. روش های ضد پیری مواد پلیمری

در حال حاضر روش های اصلی بهبود و افزایش خواص ضد پیری مواد پلیمری به شرح زیر است:

پیری مواد پلیمری، به ویژه پیری فوتواکسیژن، ابتدا از سطح ماده یا محصول شروع می شود و به صورت تغییر رنگ، پودر، ترک خوردن، کاهش براقیت ظاهر می شود و سپس به تدریج به داخل می رود.

محصولات نازک زودتر از محصولات ضخیم خراب می شوند، بنابراین عمر مفید محصولات را می توان با ضخیم کردن محصولات افزایش داد.

برای محصولاتی که پیری آسانی دارند، می توان روی سطح پوشانده شود یا با لایه ای از پوشش مقاوم در برابر آب و هوای خوب، یا در لایه بیرونی محصول لایه کامپوزیت از مواد مقاوم در برابر آب و هوای خوب، پوشش داده شود، به طوری که سطح محصول به یک لایه متصل شود. لایه محافظ، به طوری که روند پیری را به تاخیر می اندازد.

در فرآیند سنتز یا آماده سازی، بسیاری از مواد نیز مشکل پیری دارند.به عنوان مثال، تأثیر گرما در فرآیند پلیمریزاسیون، پیری اکسیژن حرارتی در فرآیند پردازش و غیره.بر این اساس، اثر اکسیژن را می توان با افزودن دستگاه های اکسیژن زدا یا دستگاه های جاروبرقی در فرآیند پلیمریزاسیون یا فرآوری کاهش داد.

با این حال، این روش تنها می تواند عملکرد مواد را در کارخانه تضمین کند و این روش تنها از منبع تهیه مواد قابل اجرا است، زیرا قادر به حل مشکل پیری آن در فرآیند پردازش مجدد و استفاده نیست.

گروه هایی وجود دارند که در ساختار مولکولی بسیاری از مواد پلیمری به راحتی پیر می شوند، بنابراین از طریق طراحی ساختار مولکولی مواد، جایگزینی گروه هایی که پیری آنها آسان نیست با گروه هایی که سن آنها آسان است اغلب می تواند تأثیر خوبی داشته باشد.

یا معرفی گروه‌ها یا ساختارهای عاملی با اثر ضد پیری بر روی زنجیره مولکولی پلیمر با روش پیوند یا کوپلیمریزاسیون، اعطای عملکرد عالی ضد پیری به خود ماده نیز روشی است که اغلب توسط محققان استفاده می‌شود، اما هزینه آن بالا است. و نمی تواند به تولید و کاربرد در مقیاس بزرگ دست یابد.

در حال حاضر راه موثر و متداول برای بهبود مقاومت در برابر پیری مواد پلیمری، افزودن مواد افزودنی ضد پیری است که به دلیل هزینه کم و عدم نیاز به تغییر در فرآیند تولید موجود، کاربرد فراوانی دارد.دو راه اصلی برای افزودن این مواد افزودنی ضد پیری وجود دارد:

افزودن مستقیم مواد افزودنی: افزودنی های ضد پیری (پودر یا مایع) و رزین و سایر مواد اولیه مستقیماً پس از دانه بندی اکستروژن یا قالب گیری تزریقی و غیره مخلوط و هم زده می شود. کارخانه های قالب گیری تزریقی

روش افزودن مستربچ ضد پیری: در تولیدکنندگانی که نیازهای بالاتری برای کیفیت محصول و ثبات کیفیت دارند، اضافه کردن مستربچ ضد پیری در تولید رایج‌تر است.

مستربچ ضد پیری رزین مناسبی به عنوان حامل است که با انواع مواد افزودنی موثر ضد پیری مخلوط می شود، سپس از طریق دانه بندی اکسترودر هم اکستروژن دو پیچ، مزایای کاربرد آن در افزودنی های ضد پیری در فرآیند آماده سازی مستربچ برای اولین بار است. پراکنده شده، در اواخر فرآیند پردازش مواد، عامل ضد پیری پراکندگی ثانویه را دریافت می کند، برای رسیدن به هدف پراکندگی یکنواخت مواد کمکی در ماتریس مواد پلیمری، نه تنها برای اطمینان از کیفیت پایداری محصول، بلکه برای جلوگیری از آلودگی گرد و غبار در طول تولید، باعث سبزتر شدن تولید و حفاظت از محیط زیست می شود.