عوامل داخلی و خارجی پیری مواد پلیمری لاستیکی

پیری مواد پلیمری لاستیکی معمولاً از محفظه آزمایش پیری جدا نمی شود. ایناتاق آزمایش پیری ازنیک تجهیزات تست ضروری برای مواد لاستیکی است. محفظه آزمایش پیری ازن می تواند قابلیت اطمینان محصولات لاستیکی را تشخیص دهد، عیوب آنها را تشخیص دهد و سپس رقابت محصول را بهبود بخشد و افزایش دهد، در نتیجه به شرکت ها در کنترل هزینه ها و افزایش سود کمک می کند.

BOTO یک تولید کننده متخصص در تولید تجهیزات تست محیطی با بیش از 20 سال تجربه در صنعت است.سری محفظه تست دما و رطوبت، سری محفظه تست پیری، دستگاه تست محیطی مکانیکیو سری دیگر از محفظه های آزمایش محصولات سودمند ما هستند. اگر نیازی دارید، لطفا به موقع با ما تماس بگیرید.

مواد پلیمری شامل پلاستیک، لاستیک، فیبر، فیلم، چسب و پوشش است. به دلیل خواص بالقوه فراوانی که نسبت به مصالح ساختاری سنتی دارند، به طور فزاینده ای در زمینه های نظامی و غیرنظامی مورد استفاده قرار می گیرند. مواد پلیمری وزن سبک، استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی خوب و خواص محافظتی خوبی دارند. آنها به طور گسترده در هوانوردی، اتومبیل، کشتی، زیرساخت، محصولات نظامی و سایر زمینه ها استفاده می شوند.

با این حال، در طول پردازش، ذخیره سازی و استفاده، به دلیل اثرات ترکیبی عوامل داخلی و خارجی مانند نور، گرما، اکسیژن، آب، تشعشعات پرانرژی، فرسایش شیمیایی و بیولوژیکی، ترکیب شیمیایی و ساختار مواد پلیمری تحت تأثیر قرار می گیرد. مجموعه ای از تغییرات و خواص فیزیکی نیز بر این اساس بدتر می شود، مانند سخت شدن، چسبندگی، شکنندگی، تغییر رنگ، از دست دادن استحکام و غیره. این پدیده را پیری مواد پلیمری می نامند. ماهیت پیری مواد پلیمری به تغییرات ساختار فیزیکی یا ساختار شیمیایی اشاره دارد که به صورت کاهش تدریجی عملکرد ماده و از بین رفتن ارزش مصرفی آن آشکار می شود.

پیری و شکست مواد پلیمری به یکی از مسائل کلیدی که توسعه و کاربرد بیشتر مواد پلیمری را محدود می‌کند، تبدیل شده است.

پدیده پیری
با توجه به انواع پلیمرهای مختلف و شرایط استفاده متفاوت، پدیده ها و ویژگی های پیری متفاوتی وجود دارد. به عنوان مثال، فیلم پلاستیکی کشاورزی پس از قرار گرفتن در معرض آفتاب و باران تغییر رنگ می دهد، شکننده می شود و شفافیت را کاهش می دهد. پلکسی گلاس هوانوردی رگه های نقره ای ایجاد می کند و پس از استفاده طولانی مدت شفافیت را کاهش می دهد. محصولات لاستیکی پس از استفاده طولانی مدت خاصیت ارتجاعی خود را از دست می دهند، سفت می شوند، ترک می خورند یا نرم و چسبنده می شوند. رنگ پس از استفاده طولانی مدت براقیت، پودر، حباب و لایه برداری را از دست می دهد. پدیده پیری را می توان در چهار تغییر زیر خلاصه کرد:

1. تغییر در ظاهر
لکه ها، لکه ها، رگه های نقره ای، ترک، یخ زدگی، پودر شدن، چسبندگی، تاب خوردگی، چشم ماهی، چین و چروک، چروکیدگی، سوزاندن، اعوجاج نوری و تغییر رنگ نوری.

2. تغییرات در خواص فیزیکی
از جمله تغییرات در حلالیت، تورم، خواص رئولوژیکی و مقاومت به سرما، مقاومت در برابر حرارت، نفوذپذیری آب و نفوذپذیری هوا.

3. تغییرات در خواص مکانیکی
تغییرات در خواصی مانند استحکام کششی، مقاومت خمشی، مقاومت برشی، استحکام ضربه، ازدیاد طول نسبی و کاهش تنش.

4. تغییرات در خواص الکتریکی
مانند تغییر در مقاومت سطح، مقاومت حجمی، ثابت دی الکتریک و قدرت شکست الکتریکی.

عوامل پیری
خواص فیزیکی مواد پلیمری ارتباط نزدیکی با ساختار شیمیایی و ساختار سنگدانه آنها دارد. ساختار شیمیایی یک ساختار زنجیره ای بلند از درشت مولکول ها است که با پیوندهای کووالانسی به هم متصل شده اند و ساختار کل یک ساختار فضایی است که در آن بسیاری از ماکرومولکول ها توسط نیروهای مولکولی مانند کریستالی، آمورف و کریستالی- آمورف مرتب شده و روی هم چیده شده اند.

نیروهای بین مولکولی که ساختار سنگدانه را حفظ می کنند عبارتند از نیروهای پیوند یونی، نیروهای پیوند فلزی، نیروهای پیوند کووالانسی و نیروهای واندروالس. عوامل محیطی می توانند باعث تغییر در نیروهای بین مولکولی، حتی شکستن زنجیره و یا ریزش گروه های خاص شوند که در نهایت باعث از بین رفتن ساختار سنگدانه ها و تغییر خواص فیزیکی مواد می شود. معمولاً دو عامل بر پیری مواد پلیمری تأثیر می گذارد: عوامل داخلی و عوامل خارجی.

عوامل داخلی

1. ساختار شیمیایی پلیمرها
پیری پلیمرها ارتباط نزدیکی با ساختار شیمیایی خودشان دارد. اجزای پیوند ضعیف ساختار شیمیایی به راحتی تحت تأثیر عوامل خارجی قرار می گیرند و شکسته می شوند تا به رادیکال های آزاد تبدیل شوند. این رادیکال آزاد نقطه شروعی برای شروع واکنش های رادیکال آزاد است.

2. فرم فیزیکی
برخی از پیوندهای مولکولی پلیمرها به ترتیب مرتب شده اند، در حالی که برخی دیگر به هم ریخته اند. پیوندهای مولکولی منظم می توانند مناطق کریستالی را تشکیل دهند و پیوندهای مولکولی نامنظم مناطق بی شکل هستند. مورفولوژی بسیاری از پلیمرها یکنواخت نیست، بلکه نیمه بلوری است که دارای هر دو ناحیه کریستالی و آمورف است. واکنش پیری از ناحیه آمورف شروع می شود.

3. نظم استریوسکوپی
نظم استریوسکوپی یک پلیمر ارتباط نزدیکی با کریستالی بودن آن دارد. به طور کلی، پلیمرهای معمولی مقاومت در برابر پیری بهتری نسبت به پلیمرهای تصادفی دارند.

4. وزن مولکولی و توزیع عمومی آن
وزن مولکولی یک پلیمر ارتباط کمی با پیری دارد، اما توزیع وزن مولکولی تأثیر زیادی بر عملکرد پیری پلیمر دارد. هرچه توزیع گسترده‌تر باشد، پیری آسان‌تر است، زیرا هرچه توزیع گسترده‌تر باشد، گروه‌های انتهایی بیشتری دارند و ایجاد واکنش‌های پیری آسان‌تر است.

5. ردیابی ناخالصی های فلزی و سایر ناخالصی ها
هنگامی که پلیمرها پردازش می‌شوند، با فلزات تماس پیدا می‌کنند و فلزات کمیاب ممکن است مخلوط شوند، یا برخی کاتالیزورهای فلزی ممکن است در طول پلیمریزاسیون باقی بمانند، که بر شروع خود اکسیداسیون (یعنی پیری) تأثیر می‌گذارد.

عوامل خارجی
1. تأثیر دما
با افزایش دما، حرکت زنجیره های پلیمری تشدید می شود. هنگامی که انرژی تفکیک پیوندهای شیمیایی بیش از حد شود، باعث تخریب حرارتی زنجیره های پلیمری یا ریزش گروهی می شود. در حال حاضر، تعداد زیادی گزارش ادبیات در مورد تخریب حرارتی مواد پلیمری وجود دارد. هنگامی که دما کاهش می یابد، اغلب خواص مکانیکی مواد تحت تأثیر قرار می گیرد. نقاط دمای بحرانی که نزدیک به خواص مکانیکی مرتبط هستند عبارتند از دمای انتقال شیشه ای T، دمای جریان ویسکوز Tf و نقطه ذوب Tm. حالت فیزیکی مواد را می توان به حالت شیشه ای، حالت ارتجاعی بالا و حالت جریان ویسکوز تقسیم کرد.

2. نفوذ رطوبت
تأثیر رطوبت بر روی مواد پلیمری را می توان به تورم و انحلال آب بر روی مواد نسبت داد، که باعث تغییر نیروهای بین مولکولی که ساختار سنگدانه مواد پلیمری را حفظ می کند، در نتیجه حالت تجمع مواد را از بین می برد. به خصوص برای پلیمرهای آمورف غیر متقاطع، تأثیر رطوبت بسیار آشکار است، که باعث می شود ماده پلیمری متورم شود یا حتی در حالت تجمعی متلاشی شود و در نتیجه به عملکرد ماده آسیب برساند. برای پلاستیک های کریستالی یا الیاف، به دلیل وجود محدودیت های نفوذ آب، تأثیر رطوبت چندان مشهود نیست.

3. تأثیر اکسیژن
اکسیژن عامل اصلی پیری مواد پلیمری است. به دلیل نفوذپذیری اکسیژن، پلیمرهای کریستالی نسبت به پلیمرهای آمورف در برابر اکسیداسیون مقاومت بیشتری دارند. اکسیژن ابتدا به حلقه‌های ضعیف زنجیره اصلی پلیمرها مانند پیوندهای دوگانه، گروه‌های هیدروکسیل، گروه‌های هیدروژن یا اتم‌های روی اتم‌های کربن سوم حمله می‌کند و رادیکال‌های پراکسیل پلیمری یا پراکسیدها را تشکیل می‌دهد و سپس باعث می‌شود زنجیره اصلی در این موقعیت شکسته شود. در موارد شدید، وزن مولکولی پلیمر به طور قابل توجهی کاهش می یابد، دمای انتقال شیشه ای کاهش می یابد و پلیمر چسبنده می شود. در حضور آغازگرهای خاص یا عناصر فلزی واسطه که به راحتی به رادیکال های آزاد تجزیه می شوند، تمایل به تشدید واکنش اکسیداسیون وجود دارد.

4. پیری نور
اینکه پلیمر در معرض نور قرار می گیرد و باعث شکستن زنجیره مولکولی می شود به اندازه نسبی انرژی نور و انرژی تفکیک و حساسیت ساختار شیمیایی پلیمر به امواج نور بستگی دارد. به دلیل وجود لایه ازن و جو در سطح زمین، محدوده طول موج نور خورشید که می تواند به زمین برسد بین 290 نانومتر تا 4300 نانومتر است. فقط امواج نور در ناحیه فرابنفش انرژی موج نوری بیشتر از انرژی تفکیک پیوند شیمیایی دارند که باعث شکسته شدن پیوندهای شیمیایی پلیمرها می شود.

برای مثال، طول موج های فرابنفش 300 نانومتر تا 400 نانومتر می تواند توسط پلیمرهای حاوی گروه های کربونیل و پیوندهای دوگانه جذب شود و باعث شکسته شدن زنجیره های ماکرومولکولی، تغییر ساختارهای شیمیایی و تخریب خواص مواد شود. پلی اتیلن ترفتالات دارای جذب قوی پرتوهای فرابنفش 280 نانومتری است و محصولات تخریب عمدتاً CO، H و CH هستند. پلی الفین های حاوی تنها پیوندهای CC هیچ جذب پرتوهای فرابنفش ندارند، اما در حضور مقدار کمی ناخالصی مانند گروه های کربونیل، پیوندهای غیر اشباع، گروه های هیدروپراکسید، باقی مانده های کاتالیزور، هیدروکربن های آروماتیک و عناصر فلزی واسطه، می توانند باعث افزایش اکسیداسیون نور شوند. واکنش پلی اولفین ها

5. تأثیر رسانه های شیمیایی
رسانه های شیمیایی تنها زمانی می توانند نقش داشته باشند که به داخل مواد پلیمری نفوذ کنند. این اثرات شامل پیوندهای کووالانسی و پیوندهای ثانویه است. اثر پیوندهای کووالانسی به صورت بریدگی زنجیره، اتصال عرضی، افزودن یا ترکیبی از این اثرات زنجیره های پلیمری آشکار می شود. این یک فرآیند شیمیایی برگشت ناپذیر است. اگرچه تخریب پیوندهای ثانویه توسط محیط های شیمیایی باعث تغییر در ساختار شیمیایی نمی شود، اما ساختار کل ماده تغییر می کند و باعث تغییرات مربوطه در خواص فیزیکی آن می شود.

تغییرات فیزیکی مانند ترک خوردگی ناشی از استرس محیطی، ترک خوردگی انحلال، و پلاستیسیزه شدن، تظاهرات معمول پیری محیط شیمیایی مواد پلیمری هستند.

راه از بین بردن ترک خوردگی انحلال، از بین بردن تنش داخلی مواد است. بازپخت پس از تشکیل مواد برای از بین بردن تنش داخلی مواد مفید است. پلاستیک زمانی است که محیط مایع در تماس مداوم با مواد پلیمری باشد. برهمکنش بین پلیمر و محیط مولکولی کوچک تا حدی جایگزین برهمکنش بین پلیمرها می‌شود و حرکت بخش‌های زنجیره پلیمری را آسان‌تر می‌کند، که به صورت کاهش دمای انتقال شیشه، کاهش استحکام، سختی و مدول الاستیک آشکار می‌شود. مواد و افزایش طول در هنگام شکست.

6. پیری بیولوژیکی
از آنجایی که محصولات پلاستیکی تقریباً همه از انواع افزودنی ها در طول فرآیند پردازش استفاده می کنند، اغلب به منبع تغذیه برای کپک تبدیل می شوند. وقتی کپک رشد می کند، مواد مغذی را در سطح و داخل پلاستیک جذب می کند و تبدیل به میسلیوم می شود که یک رسانا نیز می باشد، بنابراین عایق پلاستیک کاهش می یابد، وزن آن تغییر می کند و در موارد شدید پوسته می شود. متابولیت های رشد کپک حاوی اسیدهای آلی و سموم هستند که باعث چسبندگی، تغییر رنگ، شکننده شدن سطح پلاستیک و کاهش صافی آن می شود و همچنین باعث می شود افرادی که تماس طولانی مدت با این گونه پلاستیک های کپک زده دارند دچار بیماری شوند.
پلیمرهای طبیعی پلی ساکارید و ترکیبات اصلاح شده آنها را می توان از طریق ترکیب و اصلاح با پلاستیک های عمومی به فیلم های یکبار مصرف، صفحات، ظروف، محصولات فوم و غیره تبدیل کرد. ضایعات آنها را می توان به تدریج از طریق مداخله آنزیم های تجزیه پلیمر طبیعی پلی ساکاریدی مانند آمیلاز که به طور گسترده در محیط طبیعی وجود دارد، به ترکیبات مولکولی کوچک هیدرولیز کرد و در نهایت به دی اکسید کربن و آب بدون آلودگی تجزیه شد و به بیوسفر بازگشت. بر اساس این مزایا، ترکیبات پلیمری طبیعی پلی ساکارید که توسط نشاسته نشان داده می شوند، هنوز جزء مهم پلاستیک های تجزیه پذیر هستند.

BOTO GROUP LTD. بیش از 20 سال تولید کننده حرفه ای انواع تجهیزات تست است.

اگر سوالی دارید، برای راهنمایی به کارخانه ما خوش آمدید!