تبادل المعرفة بمواد البوليمر

1. شيخوخة نوع مواد البوليمر

مواد البوليمر في عملية المعالجة والتخزين والاستخدام ، بسبب العمل الشامل للعوامل الداخلية والخارجية ، تتدهور خصائصها تدريجيًا ، حتى أن الخسارة النهائية لقيمة الاستخدام ، تنتمي هذه الظاهرة إلى شيخوخة مواد البوليمر.

لا يؤدي هذا إلى إهدار الموارد فحسب ، بل يؤدي أيضًا إلى وقوع حوادث أكبر بسبب فشلها الوظيفي ، كما أن تحلل المواد الناتج عن تقادمها قد يلوث البيئة أيضًا.

بسبب أنواع البوليمر المختلفة وظروف الاستخدام المختلفة ، هناك ظواهر وخصائص مختلفة للشيخوخة.بشكل عام ، يمكن تصنيف تقادم مواد البوليمر إلى الأنواع الأربعة التالية من التغييرات:

التغييرات في المظهر

هناك بقع ، بقع ، خطوط فضية ، تشققات ، صقيع ، مساحيق ، شعر ، تزييف ، عين سمكة ، تجعد ، انكماش ، حرق ، تشوه بصري وتغيرات في اللون البصري.

التغييرات في الخصائص الفيزيائية

بما في ذلك الذوبان والتورم والخصائص الريولوجية ومقاومة البرودة ومقاومة الحرارة ونفاذية الماء ونفاذية الهواء وخصائص أخرى للتغيير.

التغييرات في الخواص الميكانيكية

قوة الشد ، قوة الانحناء ، قوة القص ، قوة التأثير ، الاستطالة النسبية ، استرخاء الإجهاد ، إلخ.

التغييرات في الخواص الكهربائية

مثل مقاومة السطح ، مقاومة الحجم ، ثابت العزل ، تغيرات قوة الانهيار الكهربائي.

2. العوامل المسببة لشيخوخة مواد البوليمر

لأنه في معالجة البوليمر ، ستتأثر عملية الاستخدام بالحرارة والأكسجين والماء والضوء والكائنات الحية الدقيقة والعوامل البيئية مثل مزيج الوسط الكيميائي لتركيبه الكيميائي وهيكله يمكن أن ينتج سلسلة من التغييرات ، خصائص فيزيائية سيئة مقابلة ، مثل مثل الشعر صعب ، هش ، لزج ، متغير اللون ، فقدان القوة وما إلى ذلك ، هذه التغييرات وتسمى هذه الظاهرة بالشيخوخة.

سيشكل البوليمر العالي تحت تأثير الحرارة أو الضوء جزيئات مثارة ، عندما تكون الطاقة عالية بما فيه الكفاية ، تنكسر السلسلة الجزيئية لتشكيل جذور حرة ، يمكن أن تشكل الجذور الحرة تفاعلًا متسلسلًا داخل البوليمر ، وتستمر في التسبب في التدهور ، وقد تسبب أيضًا عبر الارتباط.

إذا كان الأكسجين أو الأوزون موجودًا في البيئة ، فيمكن تحفيز سلسلة من تفاعلات الأكسدة لتكوين هيدروبيروكسيدات (ROOH) ، والتي يمكن أن تتحلل إلى مجموعات كربونيل.

في حالة وجود أيونات فلزية محفزة متبقية في البوليمر ، أو إدخال أيونات معدنية مثل النحاس والحديد والمنغنيز والكوبالت في البوليمر أثناء المعالجة والاستخدام ، فسيتم تسريع تفاعل تحلل الأكسدة للبوليمر.

3. طرق مقاومة الشيخوخة لمواد البوليمر

في الوقت الحاضر ، الطرق الرئيسية لتحسين وتعزيز الخصائص المضادة للشيخوخة لمواد البوليمر هي كما يلي:

يبدأ تقادم مواد البوليمر ، وخاصة شيخوخة الأكسجين الضوئي ، أولاً من سطح المادة أو المنتج ، ويتجلى في تغير اللون ، والمسحوق ، والتكسير ، وانخفاض اللمعان ، ثم تدريجياً إلى الداخل.

من المرجح أن تفشل المنتجات الرقيقة في وقت أبكر من المنتجات السميكة ، وبالتالي يمكن إطالة عمر خدمة المنتجات عن طريق المنتجات السميكة.

لسهولة تقادم المنتجات ، يمكن طلاؤها على السطح أو طلاءها بطبقة طلاء مقاومة جيدة للطقس ، أو في الطبقة الخارجية للطبقة المركبة للمنتج من مادة مقاومة جيدة للطقس ، بحيث يتم إرفاق سطح المنتج بطبقة من طبقة واقية ، وذلك لتأخير عملية الشيخوخة.

في عملية التوليف أو التحضير ، تعاني العديد من المواد أيضًا من مشكلة الشيخوخة.على سبيل المثال ، تأثير الحرارة في عملية البلمرة ، شيخوخة الأكسجين الحراري في عملية المعالجة وما إلى ذلك.وفقًا لذلك ، يمكن تخفيف تأثير الأكسجين عن طريق إضافة أجهزة إزالة الأكسجين أو أجهزة التفريغ في عملية البلمرة أو المعالجة.

ومع ذلك ، يمكن أن تضمن هذه الطريقة فقط أداء المواد في المصنع ، ولا يمكن تنفيذ هذه الطريقة إلا من مصدر تحضير المواد ، غير قادرة على حل مشكلة تقادمها في عملية إعادة المعالجة والاستخدام.

هناك مجموعات من السهل جدًا تحديد أعمارها في التركيب الجزيئي للعديد من مواد البوليمر ، لذلك من خلال تصميم التركيب الجزيئي للمواد ، فإن استبدال المجموعات التي ليس من السهل تحديدها مع التقدم في العمر بمجموعات يسهل تقادمها يمكن أن يلعب تأثيرًا جيدًا في كثير من الأحيان.

أو إدخال مجموعات أو هياكل وظيفية ذات تأثير مضاد للشيخوخة على السلسلة الجزيئية للبوليمر عن طريق التطعيم أو طريقة البلمرة المشتركة ، مما يمنح المادة نفسها وظيفة ممتازة لمكافحة الشيخوخة ، هي أيضًا طريقة يستخدمها الباحثون غالبًا ، ولكن التكلفة مرتفعة ، ولا يمكنها تحقيق الإنتاج والتطبيق على نطاق واسع.

في الوقت الحاضر ، الطريقة الفعالة والطريقة الشائعة لتحسين مقاومة الشيخوخة لمواد البوليمر هي إضافة إضافات مضادة للشيخوخة ، والتي تستخدم على نطاق واسع بسبب تكلفتها المنخفضة ولا حاجة لتغيير عملية الإنتاج الحالية.هناك طريقتان رئيسيتان لإضافة هذه الإضافات المضادة للشيخوخة:

الإضافة المباشرة للإضافات: الإضافات المضادة للشيخوخة (مسحوق أو سائل) والراتنج والمواد الخام الأخرى يتم خلطها وتقليبها مباشرة بعد التحبيب بالبثق أو القولبة بالحقن ، وما إلى ذلك بسبب بساطتها ، تُستخدم طريقة الإضافة هذه على نطاق واسع في العديد من الضخ و مصانع صب الحقن.

طريقة إضافة الماسترباتش المضادة للشيخوخة: في الشركات المصنعة ذات المتطلبات العالية لجودة المنتج واستقرار الجودة ، من الشائع إضافة مادة مضادة للشيخوخة في الإنتاج.

الماسترباتش المضادة للشيخوخة عبارة عن راتينج مناسب كحامل ، ممزوج بمجموعة متنوعة من المواد المضافة الفعالة المضادة للشيخوخة ، ثم من خلال التحبيب بالبثق المشترك للطارد المزدوج اللولب ، تكمن مزايا التطبيق في المواد المضافة المضادة للشيخوخة في عملية تحضير الأدوات الأولية الرئيسية المشتت ، المتأخر جدًا في عملية معالجة المواد ، يحصل العامل المضاد للشيخوخة على تشتت ثانوي ، لتحقيق الغرض من التشتت المنتظم للمواد المساعدة في مصفوفة مادة البوليمر ، ليس فقط لضمان جودة استقرار المنتج ، ولكن أيضًا لتجنب تلوث الغبار أثناء الإنتاج ، مما يجعل الإنتاج أكثر خضرة وحماية البيئة.