Stárnutí polymerních materiálů

Polymerní materiály jsou široce používány v průmyslu ve formě povlaků a celých dílů. Odkazují na pevné elektroizolační materiály… Bylo vyvinuto mnoho druhů polymerů, ale všechny trpí nežádoucími procesy stárnutí, které zhoršují jejich trvanlivost, vzhled a pevnost. Stárnutí mění strukturu a chemické složení polymerních materiálů.

Stárnutí polymerů může nastat v důsledku různých faktorů:

• světlo (ultrafialové záření);

• vzduch (ozón a kyslík);

• teplota (vysoká nebo nízká, stejně jako její rozdíly);

• vlhkost;

• mechanické zatížení (opotřebení, komprese a tah, střední tlak);

• vystavení agresivnímu prostředí (kyseliny a zásady);

• vystavení mikroorganismům;

• vlivem několika výše uvedených faktorů.

Polymery jsou vysokomolekulární sloučeniny a mechanismus jejich stárnutí je způsoben především procesem destrukce makromolekulárních řetězců.

Existují dva druhy ničení – chaotické a řetězové.V případě náhodné destrukce dochází k prasknutí makromolekul a tvorbě stabilních sloučenin se sníženou molekulovou hmotností podle náhodného zákona. Podle tohoto mechanismu je chemická destrukce polymerů způsobena působením kyselin, zásad a činidel.

Destrukce řetězce vede k několika dějům rozpadu molekul podle určitých procesů, přičemž tento mechanismus stárnutí polymeru je obvykle spuštěn vlivem vysoké energie (teplota, světlo a záření).

Studium problému stárnutí polymerů je komplikováno skutečností, že jejich povaha a struktura jsou odlišné, respektive procesy destrukce molekulárních řetězců jsou odlišné. Neexistují také žádné metody pro multifaktoriální účtování podmínek prostředí vedoucích ke stárnutí.

Jako kritéria charakterizující odolnost polymerních materiálů vůči stárnutí se používají provozní koncepce (zachování vlastností polymeru, které zaručují použitelnost výrobku) a doba zachování provozních vlastností.

Existují 3 způsoby ochrany polymerů před stárnutím:

1) aktivní ochrana,

2) pasivní ochrana,

3) kombinované.

Aktivní ochrana polymerů znamená snížení vlivu faktorů stárnutí. Pasivní metody zahrnují různé způsoby zvýšení stability polymerů pomocí stabilizačních přísad, lapačů volných radikálů, lapačů produktů aktivního stárnutí, světelných stabilizátorů, antioxidantů, antiozonantů, retardérů hoření, antiradikálů, antiradiačních činidel pod mechanickým namáháním, inhibitorů koroze a biocidů se stabilizací Vlastnosti.Používají se také ochranné nátěry, které jsou odolnější vůči stárnutí než základní polymerní materiál.

Nejjednoduššími světelnými stabilizátory polymerů jsou oxid železa (obsah do 1 %), saze, ftalocyanin (do 0,1 %) a komplexní sloučeniny niklu.

Antioxidační stabilizátory jsou dvojího druhu: zabraňují rozkladu hydroperoxidů a přerušují řetězec oxidačních chemických reakcí.

Z antioxidantů, které zastavují destrukci, lze izolovat antioxidanty fenolického a aminového typu, dále merkaptany, sulfidy a thiofosfáty. Zavedení obou typů antioxidantů do polymeru zvyšuje účinek proti stárnutí.

Obvykle výrobci polymerních materiálů vyrábějí i různé druhy stabilizátorů.Od zahraničních výrobců surovin lze odlišit tyto materiály: Arkema, Francie (Thermolit), Baerlocher, Německo (stabilizátory na bázi CaZn, Pb, CaOrg, Sn, BaZn) , Chemtura, USA (antioxidant HBCD, Firemaster, PVC stabilizátory Mark, Lowilite, inhibitory Naugard 300-E, antioxidanty Alkanox, Anox, Weston), Ciba, Švýcarsko (antioxidant IRGANOX, stabilizátor IRGAFOS), PVC stabilizátory německé firmy Ika, atd.