Методы защиты полимеров от старения

09/072018
Методы защиты полимеров от старения

Изделия из полимерных материалов постоянно подвергаются воздействию разнообразных внешних факторов: температурных перепадов, света, кислорода, радиоактивных излучений и т.д. В результате меняются свойства полимерных материалов, иными словами, происходит старение полимеров. Существуют ли средства и методы для защиты полимеров от старения?

Старение полимеров – что это такое?

Из-за воздействия внешних факторов в результате эксплуатации и вторичной переработки полимерных изделий со временем их свойства ухудшаются:

  • Материалы теряют эластичность
  • Увеличивается жесткость
  • Повышается хрупкость
  • Поверхность материалов становится шероховатой

Главным образом, подобные изменения, или старение полимеров, происходит из-за процесса окисления. Особенно быстро этот процесс протекает при повторной переработке полимерных изделий. Именно поэтому для изделий из вторичных полимеров характерен меньший срок эксплуатации и худшие прочностные характеристики по сравнению с изделиями из первичных полимерных материалов.

Возможно ли замедлить процесс старения, увеличив при этом срок эксплуатации полимерных изделий?

Способы защиты полимеров от старения

Самым эффективным способом, благодаря которому замедляется старение полимеров, считается добавка в полимерные материалы стабилизаторов.

Стабилизатор – специальное вещество, способствующее рассеиванию энергии на молекулах, которая в противном случае приводит к разрушению полимеров. Такие стабилизаторы, которые замедляют реакцию, рассеивая энергию, называют ингибиторами. При распаде стабилизаторов-ингибиторов образуются свободные радикалы, таким образом, процесс старения полимерных материалов замедляется.

Существует два типа стабилизаторов, которые замедляют старение путем препятствия развития окислительных реакций:

  • Стабилизаторы, реагирующие со свободными радикалами уже на стадии их образования.
  • Стабилизирующие вещества, которые не имеют способности к образованию свободных радикалов. При этом они замедляют разложение полимерных соединений.

Еще один способ замедлить процесс старения полимера – изменить его физическую структуру. Применение такого способа подразумевает особую обработку полимерного материала – механическую или термическую. В отдельных случаях (в зависимости от вида и типа материала) в полимер вводят специальные добавки, изменяющие его химическую структуру – структурообразователи.

Основные виды стабилизаторов

В зависимости от типа старения полимеров, а также от условий, в которых происходит процесс старения, используются разные виды стабилизаторов. В частности:

  • Оксиды металлов переменной валентности
    В том случае, если антиоксидант активен только при температуре выше +280С, применяют данные оксиды.
  • Светостабилизаторы
    Для защиты полимерных материалов от светового старения, используются светостабилизаторы. Такие вещества не только обладают способностью поглощения солнечного света, но также тормозят реакции деструкции – разрыва химических связей в основной цепи молекул полимера.

Для оценки эффективности того или иного стабилизатора обычно учитывают следующие характеристики и параметры:

  • Активность вещества в химических реакциях
  • Химическая совместимость стабилизатора с полимерами
  • Стоимость стабилизатора
  • Доступность вещества
  • Токсические свойства стабилизатора

На сегодняшний день вопрос старения полимеров и поиск новых методов защиты от этого процесса занимает одно из важнейших мест в химической промышленности. Современные методы дают возможность существенно увеличить срок эксплуатации изделий из полимерных материалов, а также улучшить их качественные характеристики.