Sự lão hóa của vật liệu polyme cao su thường không thể tách rời khỏi buồng thử nghiệm lão hóa. Cácbuồng thử nghiệm lão hóa ozonelà một thiết bị kiểm tra cần thiết cho vật liệu cao su. Buồng thử nghiệm lão hóa bằng ozone có thể phát hiện độ tin cậy của sản phẩm cao su, phát hiện khuyết điểm của chúng, sau đó cải thiện và nâng cao khả năng cạnh tranh của sản phẩm, từ đó giúp các công ty kiểm soát chi phí và tăng lợi nhuận.
BOTO là nhà sản xuất chuyên sản xuất các thiết bị kiểm tra môi trường với hơn 20 năm kinh nghiệm trong ngành.Dòng buồng thử nhiệt độ và độ ẩm, dòng buồng thử lão hóa, máy thử môi trường cơ họcvà hàng loạt buồng thử nghiệm khác là những sản phẩm có lợi thế của chúng tôi. Nếu bạn có nhu cầu, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi kịp thời.
Vật liệu polymer bao gồm nhựa, cao su, sợi, màng, chất kết dính và lớp phủ. Do có nhiều đặc tính tiềm năng vượt trội so với các vật liệu kết cấu truyền thống nên chúng ngày càng được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực quân sự và dân sự. Vật liệu polymer có trọng lượng nhẹ, độ bền cao, chống ăn mòn tốt và có đặc tính bảo vệ tốt. Chúng được sử dụng rộng rãi trong hàng không, ô tô, tàu thủy, cơ sở hạ tầng, sản phẩm quân sự và các lĩnh vực khác.
Tuy nhiên, trong quá trình xử lý, bảo quản và sử dụng, do tác động tổng hợp của các yếu tố bên trong và bên ngoài như ánh sáng, nhiệt, oxy, nước, bức xạ năng lượng cao, xói mòn hóa học và sinh học nên thành phần hóa học và cấu trúc của vật liệu polyme sẽ bị thay đổi. hàng loạt thay đổi và các tính chất vật lý cũng sẽ xấu đi theo đó, chẳng hạn như cứng lại, dính, giòn, đổi màu, mất độ bền, v.v. Hiện tượng này được gọi là sự lão hóa của vật liệu polymer. Bản chất của quá trình lão hóa vật liệu polymer là sự thay đổi cấu trúc vật lý hoặc cấu trúc hóa học, biểu hiện là sự suy giảm dần dần về hiệu suất của vật liệu và mất đi giá trị sử dụng do nó mang lại.
Sự lão hóa và hư hỏng của vật liệu polymer đã trở thành một trong những vấn đề chính hạn chế sự phát triển và ứng dụng hơn nữa của vật liệu polymer.
Hiện tượng lão hóa
Do các loại polymer khác nhau và điều kiện sử dụng khác nhau nên có hiện tượng và đặc điểm lão hóa khác nhau. Ví dụ, màng nhựa nông nghiệp bị đổi màu, trở nên giòn, giảm độ trong suốt sau khi phơi nắng, mưa; tấm mica hàng không phát triển các vệt bạc và giảm độ trong suốt sau khi sử dụng lâu dài; sản phẩm cao su mất tính đàn hồi, cứng lại, nứt nẻ hoặc mềm, dính sau thời gian dài sử dụng; Sơn mất độ bóng, bột, bong bóng, bong tróc sau thời gian dài sử dụng. Hiện tượng lão hóa có thể được tóm tắt thành bốn thay đổi sau:
1. Thay đổi về ngoại hình
Vết bẩn, đốm, vệt bạc, vết nứt, sương giá, bột, dính, cong vênh, mắt cá, nếp nhăn, co rút, cháy xém, biến dạng quang học và thay đổi màu sắc quang học.
2. Thay đổi tính chất vật lý
Bao gồm những thay đổi về độ hòa tan, độ trương nở, tính chất lưu biến, khả năng chịu lạnh, khả năng chịu nhiệt, độ thấm nước và độ thoáng khí.
3. Thay đổi tính chất cơ học
Những thay đổi về các đặc tính như độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền cắt, độ bền va đập, độ giãn dài tương đối và độ giãn ứng suất.
4. Thay đổi tính chất điện
Chẳng hạn như sự thay đổi điện trở bề mặt, điện trở thể tích, hằng số điện môi và cường độ đánh thủng điện.
Yếu tố lão hóa
Các tính chất vật lý của vật liệu polyme có liên quan chặt chẽ đến cấu trúc hóa học và cấu trúc tổng hợp của chúng. Cấu trúc hóa học là cấu trúc chuỗi dài của các đại phân tử được kết nối bằng liên kết cộng hóa trị và cấu trúc tổng hợp là cấu trúc không gian trong đó nhiều đại phân tử được sắp xếp và xếp chồng lên nhau bởi các lực phân tử, chẳng hạn như tinh thể, vô định hình và tinh thể vô định hình.
Các lực liên phân tử duy trì cấu trúc tổng hợp bao gồm lực liên kết ion, lực liên kết kim loại, lực liên kết cộng hóa trị và lực van der Waals. Các yếu tố môi trường có thể gây ra sự thay đổi lực liên phân tử, thậm chí đứt gãy chuỗi hoặc tách ra một số nhóm nhất định, cuối cùng sẽ phá hủy cấu trúc tổng hợp của vật liệu và thay đổi tính chất vật lý của vật liệu. Thông thường có hai yếu tố ảnh hưởng đến sự lão hóa của vật liệu polymer: yếu tố bên trong và yếu tố bên ngoài.
Các yếu tố nội bộ
1. Cấu trúc hóa học của polyme
Sự lão hóa của polyme có liên quan chặt chẽ đến cấu trúc hóa học của chúng. Các phần liên kết yếu trong cấu trúc hóa học dễ bị tác động bởi các yếu tố bên ngoài và bị đứt gãy trở thành gốc tự do. Gốc tự do này là điểm khởi đầu để bắt đầu các phản ứng gốc tự do.
2. Hình thái vật chất
Một số liên kết phân tử của polyme được sắp xếp theo thứ tự, trong khi một số khác lại bị rối loạn. Các liên kết phân tử được sắp xếp có trật tự có thể tạo thành các vùng kết tinh và các liên kết phân tử được sắp xếp không trật tự có thể tạo thành các vùng vô định hình. Hình thái của nhiều polyme không đồng nhất mà ở dạng bán tinh thể, có cả vùng kết tinh và vùng vô định hình. Phản ứng lão hóa bắt đầu từ vùng vô định hình.
3. Tính đều đặn lập thể
Tính đều đặn lập thể của polyme có liên quan chặt chẽ đến độ kết tinh của nó. Nói chung, các polyme thông thường có khả năng chống lão hóa tốt hơn các polyme ngẫu nhiên.
4. Trọng lượng phân tử và sự phân bố chung
Trọng lượng phân tử của polyme ít liên quan đến quá trình lão hóa, nhưng sự phân bổ trọng lượng phân tử có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất lão hóa của polyme. Sự phân bố càng rộng thì càng dễ bị lão hóa, vì phân bố càng rộng thì càng có nhiều nhóm cuối và càng dễ gây ra phản ứng lão hóa.
5. Dấu vết tạp chất kim loại và các tạp chất khác
Khi polyme được xử lý, chúng tiếp xúc với kim loại và vết kim loại có thể bị trộn vào hoặc một số chất xúc tác kim loại có thể tồn tại trong quá trình trùng hợp, điều này sẽ ảnh hưởng đến quá trình bắt đầu quá trình oxy hóa tự động (tức là lão hóa).
Yếu tố bên ngoài
1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Khi nhiệt độ tăng lên, sự chuyển động của chuỗi polymer tăng lên. Khi vượt quá năng lượng phân ly của liên kết hóa học, nó sẽ gây ra sự phân hủy nhiệt của chuỗi polymer hoặc sự bong tróc nhóm. Hiện nay, có rất nhiều tài liệu báo cáo về sự phân hủy nhiệt của vật liệu polyme; khi nhiệt độ giảm, tính chất cơ học của vật liệu thường bị ảnh hưởng. Các điểm nhiệt độ tới hạn liên quan chặt chẽ đến tính chất cơ học bao gồm nhiệt độ chuyển thủy tinh T, nhiệt độ dòng chảy nhớt Tf và điểm nóng chảy Tm. Trạng thái vật lý của vật liệu có thể được chia thành trạng thái thủy tinh, trạng thái đàn hồi cao và trạng thái dòng chảy nhớt.
2. Ảnh hưởng của độ ẩm
Ảnh hưởng của độ ẩm lên vật liệu polymer có thể là do sự trương nở và hòa tan của nước trên vật liệu, làm thay đổi lực liên phân tử duy trì cấu trúc tổng hợp của vật liệu polymer, từ đó phá hủy trạng thái tổng hợp của vật liệu. Đặc biệt đối với các polyme vô định hình không liên kết ngang, ảnh hưởng của độ ẩm là cực kỳ rõ ràng, điều này sẽ khiến vật liệu polyme bị phồng lên hoặc thậm chí phân hủy ở trạng thái tổng hợp, từ đó làm hỏng hiệu suất của vật liệu; đối với nhựa hoặc sợi tinh thể, do hạn chế thấm nước nên ảnh hưởng của độ ẩm không rõ ràng lắm.
3. Ảnh hưởng của oxy
Oxy là nguyên nhân chính gây lão hóa vật liệu polymer. Do tính thấm của oxy, polyme tinh thể có khả năng chống oxy hóa cao hơn polyme vô định hình. Đầu tiên, oxy tấn công các liên kết yếu trên chuỗi polyme chính, chẳng hạn như liên kết đôi, nhóm hydroxyl, nhóm hydro hoặc nguyên tử trên các nguyên tử carbon bậc ba, tạo thành các gốc peroxyl hoặc peroxit polyme, sau đó khiến chuỗi chính bị đứt ở vị trí này. Trong trường hợp nghiêm trọng, trọng lượng phân tử của polyme giảm đáng kể, nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh giảm và polyme trở nên dính. Với sự có mặt của một số chất khởi đầu hoặc nguyên tố kim loại chuyển tiếp dễ bị phân hủy thành các gốc tự do, phản ứng oxy hóa có xu hướng tăng cường.
4. Chụp ảnh
Việc polyme tiếp xúc với ánh sáng và làm cho chuỗi phân tử bị đứt hay không phụ thuộc vào kích thước tương đối của năng lượng ánh sáng và năng lượng phân ly cũng như độ nhạy của cấu trúc hóa học polyme với sóng ánh sáng. Do sự hiện diện của tầng ozone và bầu khí quyển trên bề mặt trái đất, phạm vi bước sóng của ánh sáng mặt trời có thể chạm tới mặt đất là từ 290nm đến 4300nm. Chỉ có sóng ánh sáng ở vùng tử ngoại mới có năng lượng sóng ánh sáng lớn hơn năng lượng phân ly liên kết hóa học, điều này sẽ khiến liên kết hóa học của các polyme bị phá vỡ.
Ví dụ, bước sóng tia cực tím từ 300nm đến 400nm có thể bị hấp thụ bởi các polyme chứa nhóm carbonyl và liên kết đôi, khiến chuỗi cao phân tử bị đứt, cấu trúc hóa học thay đổi và tính chất vật liệu bị suy giảm; polyetylen terephthalate có khả năng hấp thụ mạnh tia cực tím 280nm và các sản phẩm phân hủy chủ yếu là CO, H và CH; polyolefin chỉ chứa liên kết CC không hấp thụ tia cực tím, nhưng khi có một lượng nhỏ tạp chất, chẳng hạn như nhóm carbonyl, liên kết không bão hòa, nhóm hydroperoxide, dư lượng xúc tác, hydrocarbon thơm và các nguyên tố kim loại chuyển tiếp, chúng có thể thúc đẩy quá trình oxy hóa quang phản ứng của polyolefin
5. Ảnh hưởng của môi trường hóa học
Môi trường hóa học chỉ có thể phát huy vai trò khi chúng xâm nhập vào bên trong vật liệu polymer. Những hiệu ứng này bao gồm liên kết cộng hóa trị và liên kết thứ cấp. Tác dụng của liên kết cộng hóa trị được biểu hiện dưới dạng phân cắt chuỗi, liên kết ngang, cộng hoặc kết hợp các tác động này của chuỗi polymer. Đây là một quá trình hóa học không thể đảo ngược; Mặc dù sự phá hủy các liên kết thứ cấp bằng môi trường hóa học không gây ra sự thay đổi cấu trúc hóa học nhưng cấu trúc tổng hợp của vật liệu sẽ thay đổi, gây ra những thay đổi tương ứng về tính chất vật lý của nó.
Những thay đổi vật lý như nứt ứng suất môi trường, nứt hòa tan và dẻo hóa là những biểu hiện điển hình của quá trình lão hóa môi trường hóa học của vật liệu polymer.
Cách để loại bỏ hiện tượng nứt do hòa tan là loại bỏ ứng suất bên trong của vật liệu. Ủ sau khi vật liệu được hình thành có lợi cho việc loại bỏ ứng suất bên trong của vật liệu. Dẻo hóa là khi môi trường lỏng tiếp xúc liên tục với vật liệu polymer. Sự tương tác giữa polyme và môi trường phân tử nhỏ thay thế một phần tương tác giữa các polyme, làm cho các đoạn chuỗi polyme dễ di chuyển hơn, biểu hiện là sự giảm nhiệt độ chuyển thủy tinh, giảm độ bền, độ cứng và mô đun đàn hồi của vật liệu và tăng độ giãn dài khi đứt.
6. Lão hóa sinh học
Do các sản phẩm nhựa hầu như đều sử dụng nhiều loại phụ gia trong quá trình chế biến nên chúng thường trở thành nguồn dinh dưỡng cho nấm mốc. Khi nấm mốc phát triển, nó hấp thụ chất dinh dưỡng trên bề mặt và bên trong nhựa và trở thành sợi nấm, đồng thời là chất dẫn điện, do đó làm giảm khả năng cách nhiệt của nhựa, thay đổi trọng lượng và bong tróc trong trường hợp nghiêm trọng. Các chất chuyển hóa của quá trình phát triển của nấm mốc có chứa axit hữu cơ và độc tố sẽ làm cho bề mặt nhựa dính, đổi màu, giòn, giảm độ mịn, đồng thời cũng sẽ khiến những người tiếp xúc lâu dài với nhựa mốc như vậy mắc bệnh.
Các polyme tự nhiên polysacarit và các hợp chất biến tính của chúng có thể được xử lý thành các màng, tấm, hộp đựng, sản phẩm xốp, v.v. dùng một lần có thể phân hủy được thông qua việc pha trộn và biến đổi với các loại nhựa thông thường. Chất thải của chúng có thể bị thủy phân dần dần thành các hợp chất phân tử nhỏ thông qua sự can thiệp của các enzyme phân hủy polyme tự nhiên polysacarit như amylase hiện diện rộng rãi trong môi trường tự nhiên và cuối cùng bị phân hủy thành carbon dioxide và nước không ô nhiễm, quay trở lại sinh quyển. Dựa trên những ưu điểm này, các hợp chất polyme tự nhiên polysaccharide đại diện bởi tinh bột vẫn là thành phần quan trọng của nhựa phân hủy.
CÔNG TY TNHH BOTO GROUP là nhà sản xuất chuyên nghiệp các loại thiết bị kiểm tra trong hơn 20 năm.
Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, chào mừng bạn đến nhà máy của chúng tôi để được hướng dẫn!