22.11.2024

Старение полимеров: Старение и стабилизация полимеров | ПластЭксперт

Содержание

Старение и стабилизация полимеров | ПластЭксперт

Процессы старения полимеров


При хранении и переработке полимерных материалов, а также при эксплуатации изделий из них полимеры подвергаются воздействию различных факторов — тепла, света, проникающей радиации, кислорода, влаги, агрессивных химических агентов, механических нагрузок. Эти факторы, действуя раздельно или в совокупности, вызывают в полимерах развитие необратимых химических реакций двух типов. Деструкции, когда происходит разрыв связей в основной цепи макромолекул, и структурирования, когда происходит сшивание цепей. Изменение молекулярной структуры приводит к изменениям в свойствах полимерного материала; теряется эластичность, повышается жесткость и хрупкость, снижается механическая прочность, ухудшаются диэлектрические показатели, изменяется цвет, гладкая поверхность становится шероховатой, и т.д. Изменения свойств полимеров и изделий подобного рода называют старением.


Реакции, происходящие при старении полимеров, могут протекать по радикальному, ионному и редко по молекулярному механизмам. Радикальные процессы развиваются при эксплуатации полимеров и естественных атмосферных условиях и в космосе, при действии радиации.


Главная причина старения полимеров — окисление их молекулярным кислородом, которое особенно быстро протекает при повышенных температурах, например при переработке полимерных материалов. Окисление часто ускоряется и облегчается светом, примесями металлов переменной валентности, которые могут присутствовать в полимере из-за коррозии аппаратуры или неполного удаления катализатора из него после окончания синтеза. По типу активатора и основного агента, вызывающих разрушение полимеров, различают следующие виды старения: тепловое, термоокислительное, световое, атмосферное (озонное), радиационное и старение пол влиянием механических нагрузок (утомление).


Преимущественное протекание при старении полимеров ценных реакции деструкции или структурировании зависит от химического строения цепей. Как правило, виниловые полимеры склонны к деструкции, некоторые диеновые полимеры — к структурированию. Во всех видах старения деструкция макромолекул происходит тогда, когда в некоторых частях цепей сосредотачивается энергия, превосходящая энергию простой С—С-связи (305 кДж/моль). Это приводит к превращению макромолекулы в макрорадикал.


Термическая деструкция — это процесс разрушения макромолекул под влиянием повышенных температур. При термической деструкции одни полимеры разрушаются с образованием коротких цепей различного строения (полиэтилен, полипропилен), другие с образованием мономера.

Реакции деполимеризации подвержены полимеры, в цепях которых содержится третичный или четвертичный атом углерода. Деполимеризация, являясь видом старения полимеров, может намеренно применяться   для   утилизации   отходов   термопластов   с целью получения мономеров и возвращения их в стадию синтеза полимера.


Термоокислительная деструкция — это процесс разрушения макромолекул при совместном действии на полимеры повышенных температур и кислорода. Присутствие кислорода существенно снижает стойкость полимеров к действию тепла.


Первичными продуктами термоокисления являются полимерные гидроперекиси, которые при распаде образуют свободные радикалы, вследствие чего процесс развивается по цепному механизму и является автокаталитическим. Полимеры, макромолекулы которых не содержат С-С-связей, более устойчивы к термоокислительной деструкции, чем, например, полиены, содержащие ненасыщенные связи. Это объясняется легкостью прямого присоединения кислорода к С=С-связям и образованием очень неустойчивых напряженных циклических перекисей.


При термоокислительной деструкции происходит образование больших количеств различных низкомолекулярных кислородсодержащих  веществ:  воды,   кетонов,  альдегидов,  спиртов,  кислот.


Фотохимическая деструкция представляет собой разрушение макромолекул под влиянием света. Особенно глубокая деструкция полимера происходит под влиянием ультрафиолетовых (УФ) лучей, характеризующихся длиной волны К менее 400нм. Энергия кванта УФ-излучения превышает энергию С—С-связи макромолекулы и не завысит от температуры. Поэтому фотодеструкция может развиваться даже при относительно низких температурах, ускоряясь и углубляясь в присутствии кислорода. Особенно интенсивно деструктируют полимеры, содержащие группы атомов, способные поглощать свет.

Фотохимическая деструкция является радикально-цепным процессом и, в силу малой проникающей способности УФ-излучения, происходит преимущественно в поверхностных слоях полимера.


Радиационная деструкция происходит при воздействии на полимеры гамма-лучей, альфа-частиц, нейтронов. Энергия проникающей радиации значительно превосходит энергию химических связей в макромолекулах. Возникающие при этом свободные радикалы «захватываются» полимером и существуют в нем очень долго, разрушая его во времени.


Деструктировать полимер может и под действием механических напряжений. Механическая деструкция начинается, когда механические напряжения превышают энергии связей атомов в полимере. Распределение напряжений по отдельным связям макромолекулы может быть непрерывным, что приводит к возникновению в ней «перенапряженных участков» — центров разрушения. Механическая деструкции полимера возможна при его переработке, например, при длительном вальцевании, тонком помоле, скоростном механическом перемешивании. Возникающие в механическом поле свободные полимерные радикалы могут не только рекомбинировать, но и реагировать с макромолекулами полимера. Эти приводит к получению разветвленных или сшитых продуктов.


Химическая деструкция представляет собой разрушение макромолекул при действии химических агентов. Она характерна для многих гетероцепных полимеров, содержащих в основной цепи группы, способные к химическим превращениям. Глубина деструкции зависит от природы и количеств низкомолекулярного реагента, условий его воздействия.

Защита полимеров от старения


Поскольку старение многих полимеров протекает в основном по механизму цепных радикальных реакций, то при защите полимеров от старения нужно в первую очередь исходить их таких мер, которые были бы направлены па подавление этих реакций. Промышленным путем защиты полимеров от старения, стабилизации свойств изделий из них во времени является введение в полимеры на стадии переработки малых (до 5%) добавок низкомолекулярных — стабилизаторов. Общее назначение стабилизатора состоит в рассеянии на своих молекулах энергии, которая могла бы привести к разрушению полимера.


Стабилизаторы, подавляющие развитие цепных реакций деструкции, называют ингибиторам. Следовательно, стабилизатор-ингибитор— это вещество, распадающееся с образованием радикалов. Эффективность стабилизатора тем выше, чем менее активен в развитии цепных реакций и более устойчив во времени его радикал.


Стабилизаторы, препятствующие развитию окислительных реакций в полимерах, называют антиоксидантами. По механизму действия антиоксиданты делятся на две большие группы. Первую группу составляют вещества (ингибиторы), которые реагируют со свободными полимерными и радикалами на стадии их образования. К этой группе относятся широко применяемые на практике соединения на основе ароматических аминов и фенолов с разветвленными алкильными заместителями. Ко второй группе относятся вещества, не способные к образованию свободных радикалов, но уменьшающие разложение образующихся в макромолекулах полимерных гидроперекисей. Последние в определенных условиях сами становятся источником новых свободных радикалов, которые углубляют развитие реакций деструкции полимеров. Вещества, разрушающие полимерные гидроперекиси без образования радикалов, называют превентивными антиоксидантами. Превентивными антиоксидантами являются сульфиды, тиофосфаты и др.


Эффективную защиту от термоокислительного старения обеспечивает применение пары антиоксидантов, действующий по разным механизмам, взаимоусиленный стабилизирующий эффект смесью двух антиоксидантов называют синергизмом.


Многие антиоксиданты проявляют активность при температурах, не превышающих 280оС. При более высоких температурах полимеры защищают от термоокисления металлами, оксидами металлов переменной валентности. Тонкодисперсные порошки этих добавок поглощают кислород, и термоокислительная деструкция заменяется термической, которая всегда протекает медленнее.


Для защиты полимеров от светового старения применяют светостабилизаторы, действие которых основано как на поглощении солнечного света (УФ-абсорберы), так и на торможении реакций деструкции.  Последние  инициируются  в  полимере светом, но развиваются в его отсутствие. Защитное действие УФ-абсорберов заключается в том, что вся поглощенная ими энергия расходуется на перестройку макромолекул. Возвращение к начальной структуре сопровождается выделением теплоты, не опасной для полимера.


Активными светостабилизаторами для многих промышленных полимеров являются неорганические пигменты (TiO2, ZnS), канальная сажа, производные резорцина и т. д.


В настоящее время накоплен большой материал по механизму старения полимеров, разработаны эффективные меры комплексной защиты их от всех видов разрушения. При оценке эффективности стабилизаторов учитывают  не только их активность в химических реакциях, но и способность совмещаться с полимерами, доступность, дешевизну и токсические свойства.


Защитить от старения полимер можно также путем изменения его физической структуры. Для этого полимер подвергают специальной механический или термической обработке или вводят в него добавки — структурообразователи.


 

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на         

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на               

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

ХиМиК.ru — СТАРЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ — Химическая энциклопедия

СТАРЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ,
совокупность физ.-хим. процессов, протекающих в полимерном материале при
хранении, переработке и эксплуатации и приводящих к изменению его св-в. В зависимости
от того, какие процессы преобладают, различают химическое и физическое старение полимеров.

Хим. превращения обычно
протекают по механизму цепных р-ций с образованием активных центров-своб. радикалов,
ионов, электронно-возбужденных частиц-и включают три осн. стадии: инициирование
(образование активных центров), развитие процесса, гибель активных центров (см.
Деструкция полимеров). Наиб. распространенные типы хим. превращений
при старении полимеров- это процессы, приводящие к изменению ММР (разрыв хим. связей, сшивание,
доотверждение), полимераналогичные превращения, окисление. Изменение состава
полимера при химическом старении полимеров может приводить к образованию существенно неравновесных
структур, росту локальных напряжений, образованию трещин и т. п.

К физическому старению полимеров относятся
процессы переноса в-ва через полимерный материал и перестройка его структуры
(в частности, кристаллизация), вызываемая релаксац. процессами и изменением
состава на локальном уровне. Перенос в-ва в полимерном материале сопровождается
сорбцией диффундирующих в-в в разл. структурах материала, десорбцией из материала
практически важных примесей (красителей, стабилизаторов, пластификаторов), что
приводит к изменению его мех. сз-в, плотности, объема, возникновению мех. напряжений.

Полимерные материалы часто
обладают термодинамически неравновесной структурой, поэтому даже в отсутствие
хим. превращений в них протекают релаксац. процессы, представляющие собой чисто
физическое старение полимеров, сопровождающееся изменением локальных надмолекулярных структур,
степени кристалличности и т. п. В сложных полимерных материалах (композиты,
лакокрасочные покрытия, ткани) физическое старение полимеров вызывает перераспределение компонентов,
изменяет прочность адгезионных связей между макроско-пич. составляющими.

Механизм процессов, протекающих
при старении полимеров, определяет изменение во времени t показателя У макрохжопич.
св-ва материала в зависимости от условия X: Y=f(X,t), где f(X,t)наз.
ф-цией старения. Причем на локальном уровне показатели X условий старения полимеров
могут существенно отличаться от показателей условий внеш. среды. Напр., т-ра
пов-сти материала, нагреваемого солнцем, значительно выше т-ры окружающего воздуха.

Протекающее во времени
старение полимеров определяет изменение св-в материала при изменении условий, к-рые связаны
с действием многочисленных внеш. и внутр. факторов. Последние обусловлены самим
материалом (в частности, качеством исходных компонентов), его св-вами, структурой
и технологией получения. Напр., режим отверждения композиц. материалов может
не влиять на их исходные св-ва, но резко изменяет их устойчивость к действию
влаги.

Большую роль при старении полимеров играют
внеш. факторы-т-ра, свет, ионизирующее излучение, мех. воздействие, химически
и биологически агрессивные среды. В зависимости от того, какой из факторов преобладает,
различают термическое старение полимеров, световое, или фотостарение, радиационное старение полимеров, мех.
и хим. деструкцию, биологическое старение полимеров. Особо следует отметить старение полимеров под действием
широко распространенных комплексов внеш. факторов, таких, как климат (климатическое
старение полимеров), космос, а также сочетание любых видов старения полимеров с окислением кислородом
воздуха (напр., термоокислительное и фотоокислительное старение полимеров). Выделяют также
спец. виды старения полимеров в условиях переработки, истирания, абляции, хранения, транспортирования
и т. п.

Термическое старение полимеров обусловлено
нагреванием полимера в отсутствие О2 или др. агрессивных сред. Оно
приводит к разрыву макромолекул (прежде всего по слабым связям), разрушению
боковых групп, дегидратации, дегидрохлори-рованию и т. д. Процесс часто сопровождается
деполимеризацией; при этом вследствие изомеризации макрорадикалов наряду с мономерами
могут образовываться и др. низко-мол. в-ва.

При световом старении полимеров протекают
фотохим. р-ции, приводящие к увеличению скорости образования своб. радикалов
(гл. обр. в результате фотораспада пероксидных соед.) и к изменению состава
образующихся продуктов.

При мех. воздействии из-за
неравномерного распределения напряжения по отдельным хим. связям в полимере
происходит разрыв тех из них, к-рые испытывают нагрузки, близкие к их предельной
прочности (см. Механохимия). Мех. напряжения м. б. следствием
не только внеш. воздействия, но и возникать в материале в ходе его изготовления
и послед. использования.

Большой урон наносит старение полимеров
под воздействием агрессивных сред: а) кислорода, окисляющего полимеры; б) воды,
приводящей к хим. превращениям материала и к обратимым и необратимым изменениям
его физ. св-в; в) озона, в значит. мере определяющего поверхностное старение полимеров с двойными
связями; г) к-т и оснований, вызывающих, в частности, гидролиз эфирных и амидных
связей.

При биологическом старении полимеров
агрессивность внеш. среды проявляется в обрастании полимеров грибами, бактериями
и др. микро- и макроорганизмами (в т. ч. в водных средах), а также в воздействии
химически активных в-в (ферменты, ионы), выделяемых живыми организмами. Таким
эффектам подвергаются, напр., полимерные материалы, введенные в живой организм
для лечения или протезирования.

Для уменьшения или устранения
вредного влияния старения полимеров применяют разл. способы стабилизации полимеров.

В исследоват. целях старение полимеров
проводят в искусств. условиях, имитирующих условия эксплуатации или ускоренных
и форсированных испытаний, а также позволяющих получить количеств. информацию
об отдельных стадиях процесса, установить
достоверность представлений о его механизме и об изменении во времени практически
важных св-в.

Лит. см. при ст.
Деструкция полимеров. О. Н. Карпухин.

СТАРЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ — это… Что такое СТАРЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ?

,

совокупность физ.-хим. процессов, протекающих в полимерном материале при хранении, переработке и эксплуатации и приводящих к изменению его св-в. В зависимости от того, какие процессы преобладают, различают химическое и физическое С. п.

Хим. превращения обычно протекают по механизму цепных р-ций с образованием активных центров-своб. радикалов, ионов, электронно-возбужденных частиц-и включают три осн. стадии: инициирование (образование активных центров), развитие процесса, гибель активных центров (см. Деструкция полимеров).Наиб. распространенные типы хим. превращений при С. п.- это процессы, приводящие к изменению ММР (разрыв хим. связей, сшивание, доотверждение), полимераналогичные превращения, окисление. Изменение состава полимера при химическом С. п. может приводить к образованию существенно неравновесных структур, росту локальных напряжений, образованию трещин и т. п.

К физическому С. п. относятся процессы переноса в-ва через полимерный материал и перестройка его структуры (в частности, кристаллизация), вызываемая релаксац. процессами и изменением состава на локальном уровне. Перенос в-ва в полимерном материале сопровождается сорбцией диффундирующих в-в в разл. структурах материала, десорбцией из материала практически важных примесей (красителей, стабилизаторов, пластификаторов), что приводит к изменению его мех. сз-в, плотности, объема, возникновению мех. напряжений.

Полимерные материалы часто обладают термодинамически неравновесной структурой, поэтому даже в отсутствие хим. превращений в них протекают релаксац. процессы, представляющие собой чисто физическое С. п., сопровождающееся изменением локальных надмолекулярных структур, степени кристалличности и т. п. В сложных полимерных материалах (композиты, лакокрасочные покрытия, ткани) физическое С.


п. вызывает перераспределение компонентов, изменяет прочность адгезионных связей между макроско-пич. составляющими.

Механизм процессов, протекающих при С. п., определяет изменение во времени tпоказателя У макрохжопич. св-ва материала в зависимости от условия X: Y=f(X,t), где f(X,t )наз. ф-цией старения. Причем на локальном уровне показатели Xусловий С. п. могут существенно отличаться от показателей условий внеш. среды. Напр., т-ра пов-сти материала, нагреваемого солнцем, значительно выше т-ры окружающего воздуха.

Протекающее во времени С. п. определяет изменение св-в материала при изменении условий, к-рые связаны с действием многочисленных внеш. и внутр. факторов. Последние обусловлены самим материалом (в частности, качеством исходных компонентов), его св-вами, структурой и технологией получения. Напр., режим отверждения композиц. материалов может не влиять на их исходные св-ва, но резко изменяет их устойчивость к действию влаги.

Большую роль при С. п. играют внеш. факторы-т-ра, свет, ионизирующее излучение, мех. воздействие, химически и биологически агрессивные среды. В зависимости от того, какой из факторов преобладает, различают термическое С. п., световое, или фотостарение, радиационное С. п., мех. и хим. деструкцию, биологическое С. п. Особо следует отметить С. п. под действием широко распространенных комплексов внеш. факторов, таких, как климат (климатическое С. п.), космос, а также сочетание любых видов С. п. с окислением кислородом воздуха (напр., термоокислительное и фо-тоокислительное С. п.). Выделяют также спец. виды С. п. в условиях переработки, истирания, абляции, хранения, транспортирования и т. п.

Термическое С. п. обусловлено нагреванием полимера в отсутствие О 2 или др. агрессивных сред. Оно приводит к разрыву макромолекул (прежде всего по слабым связям), разрушению боковых групп, дегидратации, дегидрохлори-рованию и т. д. Процесс часто сопровождается деполимеризацией; при этом вследствие изомеризации макрорадикалов наряду с мономерами могут образовываться и др. низко-мол. в-ва.

При световом С. п. протекают фотохим. р-ции, приводящие к увеличению скорости образования своб. радикалов (гл. обр. в результате фотораспада пероксидных соед.) и к изменению состава образующихся продуктов.

При мех. воздействии из-за неравномерного распределения напряжения по отдельным хим. связям в полимере происходит разрыв тех из них, к-рые испытывают нагрузки, близкие к их предельной прочности (см. Механохимия).Мех. напряжения м. б. следствием не только внеш. воздействия, но и возникать в материале в ходе его изготовления и послед. использования.

Большой урон наносит С. п. под воздействием агрессивных сред: а) кислорода, окисляющего полимеры; б) воды, приводящей к хим. превращениям материала и к обратимым и необратимым изменениям его физ. св-в; в) озона, в значит. мере определяющего поверхностное С. п. с двойными связями; г) к-т и оснований, вызывающих, в частности, гидролиз эфирных и амидных связей.

При биологическом С. п. агрессивность внеш. среды проявляется в обрастании полимеров грибами, бактериями и др. микро- и макроорганизмами (в т. ч. в водных средах), а также в воздействии химически активных в-в (ферменты, ионы), выделяемых живыми организмами. Таким эффектам подвергаются, напр., полимерные материалы, введенные в живой организм для лечения или протезирования.

Для уменьшения или устранения вредного влияния С. п. применяют разл. способы стабилизации полимеров.

В исследоват. целях С. п. проводят в искусств. условиях, имитирующих условия эксплуатации или ускоренных и форсированных испытаний, а также позволяющих получить количеств. информацию об отдельных стадиях процесса, установить достоверность представлений о его механизме и об изменении во времени практически важных св-в.

Лит. см. при ст. Деструкция полимеров. О. Н. Карпухин.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия.
Под ред. И. Л. Кнунянца.
1988.

СТАРЕНИЕ И КОРРОЗИЯ ПОЛИМЕРОВ — Студопедия

При применении полимерных материалов необходимо учитывать возможность их старения, ограничивающего срок надежной эксплуатации защитных покрытий. Старением называют самопроизвольное изменение технических свойств пластмассы (прочности, упругости), происходящее в эксплуатационных условиях. В результате старения повышается хрупкость, снижается сопротивление удару.

Распад или деструкция полимерных материалов происходит иногда в короткие сроки при нормальной температуре и приводит к полному разрушению. Так например, пленки полиэтилена, высокостойкие к действию воды, щелочей и многих кислот, полностью разрушаются от действия воздуха и солнечных лучей в течение 1-2 лет.

Наиболее агрессивными физико-химическими факторами, вызывающими деструкцию, является тепло, свет, вода, кислород, озон и сочетание этих факторов. Несмотря на сложность и разнообразие механизма старения (окислительная, фотохимическая, термическая, радиационная деструкция), общими признаками деструкции полимеров является снижение молекулярного веса и выделение летучих продуктов. Таким образом, старение можно рассматривать как процесс разрыва связи между цепями и внутри цепей, то есть как деполимеризацию полимера и его распад вплоть до мономера. Для замедления старения в состав пластмассы вводят стабилизаторы (антистарители). Введение, например, в состав полиэтилена тонкодисперсной сажи повышает срок его службы в атмосферных условиях в несколько раз. Наименее стойки в отношении старения полимеры, в молекулах которых имеются двойные связи (например каучуки).



В большинстве случаев процессы старения протекают на поверхности полимеров, там, где происходит поглощение света, кислорода или озона. Поэтому весьма целесообразно применять такие конструкции, где бы полимер был укрыт от света и окисления.

Однако изделия из полимерных материалов при хранении и в процессе эксплуатации, взаимодействуя с внешней средой, подвергаются не только процессу старения, но и воздействию агрессивных жидкостей и газов, вследствие чего ухудшаются рабочие свойства полимеров.

Агрессивные среды в зависимости от характера взаимодействия с полимерами целесообразно разделить на две группы – физически и химически активные. Хотя результаты воздействия сред обеих групп на полимеры могут быть одинаковы (изменение жесткости, растрескивание или полное разрушение), закономерности, определяющие такие практически важные характеристики, как скорость диффузии и проницаемость, изменение прочности и долговечности, массы и объема, сопротивляемость многократным деформациям и истиранию, зависят от характера среды.


Физически агрессивные среды вызывают обратимые изменения полимера, не сопровождающиеся разрушением химических связей (например, набухание, растворение). К таким средам относятся обычно химически инертные углеводороды и некоторые их производные, используемые в качестве растворителей, масел, топлив и т. д.

Например, полистирол не стоек к бензолу и ксилолу; поливинилхлорид стоек к этиловому и метиловому спирту, воде, но значительно набухает или растворяется в толуоле, бензоле, ацетоне; полиамиды хорошо противостоят действию бензола и эфиров; полиэтилен высокой плотности значительно более стоек к действию мыл, спиртов и масел, чем полиэтилен низкой плотности.

Наличие пространственных связей, образующих структуру термореактивных полимеров, не дает возможности макромолекулам переходить в раствор, то есть полимер теряет способность растворяться в физически агрессивных средах. В этом случае он может только набухать.

Вода и водные растворы также могут действовать на полимеры, как физически агрессивная среда. Скорость диффузии воды в неполярные полимеры (полиэтилен, полиизобутилен, полистирол) очень мала, поэтому они характеризуются высокой водостойкостью. В полимерах, содержащих полярные группы (поливинилхлорид, поливинилацетат), скорость диффузии воды выше, а следовательно, водостойкость их несколько меньше. По отношению к полиэфирным и некоторым другим поликонденсационным смолам вода является активным агрессором.

Химически агрессивные среды в отличие от физически агрессивных вызывают необратимые изменения, сопровождающиеся изменением химической структуры полимера. Учитывая разнообразие химически агрессивных сред, целесообразно рассмотреть практически наиболее важные случаи взаимодействия с полимерами таких сред, как сильные окислители (перекись водорода, азотная кислота), минеральные кислоты (серная, соляная и др.), галогены (фтор, хлор), щелочи и водные растворы солей.

Сильные окислительные среды – хромовая, концентрированная азотная и серная кислота, перекись водорода и т. п. вызывают быстрое (в течение нескольких минут) разрушение полиамидов, полиэфиров, полиуретанов, поливинилацетатов и различных каучуков.

Минеральные кислоты (плавиковая, соляная, разбавленные азотная и серная, фосфорная и т. п.) по сравнению с сильными окислителями являются менее реакционными веществами по отношению к полимерам. Они практически не действуют на полиэтилен, полиизобутилен, полистирол, поливинилхлорид, фторопласты 3 и 4 (трифторхлорэтилен и тетрафторэтилен) и т. п. В полимерах типа полиэфиров, полиуретанов, поливинилацетатов, полиамидов и различных каучуков действие минеральных кислот может вызвать некоторые химические изменения в структуре макромолекул. В результате этого в указанных средах такие полимеры, как поливинилацетат, полиамид и другие неустойчивы, а полиэфиры, полиакрилаты устойчивы только при 200 С.

К действию галогенов – фтора, хлора, йода – устойчивы в основном те же полимеры, которые выдерживают воздействие сред – окислителей: фторопласты, поливинилхлорид, полистирол, фурановые смолы.

Большинство пластических масс устойчиво к воздействию органических кислот. Из термопластических полимеров наибольшей стойкостью обладают фторопласты, а из термореактивных – фенольные и фурановые смолы. Минимально стойкие — полиамидные и карбамидные смолы, которые в органических кислотах ограниченно устойчивы даже при 200 С.

Вода и водные растворы неорганических солей разрушающе действуют только на полиэфирные смолы при нормальной температуре и вызывают деструкцию полиамидов при высокой температуре (выше 1800 С) или повышенном давлении.

Щелочи являются химически агрессивными средами по отношению к фенопластам, к полиэфирам, полиамидам, полиуретановым и поливинилацетатным смолам. Большинство остальных полимеров устойчиво к воздействию щелочных сред.

Как видно из вышеизложенного, многие полимеры при эксплуатации их в условиях воздействия различных агрессивных сред обладают достаточно высокой и часто практически универсальной химической стойкостью. Именно этим объясняется широкое применение полимерных материалов для повышения долговечности изделий и конструкций.

Список литературы

Балалаев Г. А., Медведев В. М., Мощанский Н. А. Защита строительных конструкций от коррозии. М.; Стройиздат, 1966.

Артамонов В. С., Молгина Г. М. Защита от коррозии транспортных сооружений. М.; Транспорт, 1976.

Москвин В. М., Иванов Ф. М., Алексеев С. Н., Гузеев Е. А. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты. М.; Стройиздат, 1980.

Гуревич Э. А. Химическая стойкость строительных материалов. Учебное пособие. Саратов, СПИ, 1980.

Шейкин А Е. Строительные материалы. М.; Стройиздат, 1984.

СНиП 2.20.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии. Госстрой СССР, Москва, 1986.

Приложение


Вопросы к контрольным заданиям по вариантам

.

Вариант 1

1. Характеристика агрессивности воздушных и газовых сред.

2. Коррозия бетона I вида – причины и характер разрушения.

3. Условия развития коррозии стальной арматуры в бетоне.

4. Биологическая и химическая коррозия древесины.

Вариант 2

1. Разрушающее действие на материалы водной среды.

2. Условия возникновения и механизм электрохимической

коррозии металлов.

3. Защита бетона методом гидрофобизации.

4. Химостойкость термопластов на основе полиэтилена,

полистирола, органического стекла и фторопласта.

Вариант 3

1. Выветривание природных каменных материалов.

2. Сульфатная коррозия бетона.

3. Водостойкость и морозостойкость асфальтобетонов.

4. Защита древесины от возгорания.

Вариант 4

1. Минералогический состав и разновидности портландцементов.

2. Коррозия бетонов II вида при действии углекислых вод.

3. Факторы, влияющие на сохранность арматуры в бетоне.

4. Химостойкость пластмасс в физически активных средах.

Вариант 5

1. Разрушение цементного камня мягкими водами и агрессивной

углекислотой.

2. Катодный и анодный процесс в механизме электрохимической

коррозии стали.

3. Влияние вида связующего на свойства полимербетонов.

4. Защита древесины от гниения.

Вариант 6

1. Разрушение цементного камня сульфатными водами.

2. Коррозия бетонов II вида в кислых средах.

3. Металлизационные защитные покрытия по металлу.

4. Старение полимерных материалов.

Вариант 7

1. Разрушение цементного камня при действии кислых вод.

2. Защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре.

3. Полимербетоны.

4. Лакокрасочные защитные покрытия по металлу.

Вариант 8

1. Пуццолановый портландцемент.

2. Механизм и причины разрушения бетона при коррозии III вида.

3. Долговечность асфальтобетона.

4. Виды и основные свойства термопластов.

Вариант 9

1. Шлакопортландцемент.

2. Способы повышения стойкости бетона в условиях коррозии

выщелачивания и сульфатной коррозии.

3. Бетонополимеры.

4. Виды и основные свойства реактопластов.

Вариант 10

1. Сульфатная коррозия бетона и сульфатостойкий

портландцемент.

2. Лакокрасочные защитные покрытия по бетону.

3. Способы защиты каменных материалов от выветривания.

4. Стойкость пластмасс в химически агрессивных средах.

ГОСТ 9.710-84 Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Старение полимерных материалов. Термины и определения, ГОСТ от 18 декабря 1984 года №9.710-84

Единая система защиты от коррозии и старения

Unified system of corrosion and ageing protection.
Ageing of polymeric materials. Terms and definitions

ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18 декабря 1984 г. N 4507

ВЗАМЕН ГОСТ 17050-71

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Февраль 1988 г.

Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения понятий в области старения полимерных материалов.

Термины, установленные стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов-синонимов стандартизованного термина запрещается. Недопустимые к применению термины-синонимы приведены в стандарте в качестве справочных и обозначены “Ндп”.

Для отдельных стандартизованных терминов в стандарте приведены в качестве справочных краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования.

Установленные определения можно, при необходимости, изменять по форме изложения, не допуская нарушения границ понятий.

В случаях, когда необходимые и достаточные признаки понятия содержатся в буквальном значении термина, определение не приведено и, соответственно, в графе «Определение» поставлен прочерк.

В стандарте приведен алфавитный указатель содержащихся в нем терминов, а также справочное приложение, содержащее термины и определения общих понятий, применяемых в смежных областях науки и техники.

Данный стандарт применяется совместно с ГОСТ 21964-76.

Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, их краткая форма — светлым, а недопустимые синонимы — курсивом.

Текст документа сверен по :
официальное издание
Госстандарт СССР —
М.: Издательство стандартов, 1988

Термин

Определение

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

1. Полимерный материал

Материал, состоящий из полимеров и добавок.

Примечание. Добавки (наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители и т.п.) вводят в полимеры для придания им требуемых свойств и облегчения переработки

2. Старение полимерного материала

Совокупность физических и химических процессов, происходящих в полимерном материале и приводящих к необратимым изменениям свойств

3. Условия старения полимерного
материала

Совокупность факторов, действующих на полимерный материал при производстве и применении

4. Внешние факторы старения полимерного материала

Факторы внешней среды, вызывающие старение полимерного материала

5. Внутренние факторы старения полимерного материала

Факторы, обусловленные структурой и составом полимерного материала, вызывающие и(или) влияющие на старение

6. Старение полимерного материала в искусственных условиях

Старение полимерного материала в условиях, создаваемых с целью моделирования и(или) ускорения старения

7. Характерный показатель старения полимерного материала

Показатель, характеризующий свойство полимерного материала, по изменению значения которого контролируют старение

8. Стойкость полимерного материала к старению

Свойство полимерного материала сохранять значение характерного показателя (или показателей) старения в пределах, установленных в нормативно-технической документации, при старении в заданных условиях

ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ СТАРЕНИИ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА

9. Деструкция полимерного
материала

Процесс, протекающий в полимерном материале с разрывом химических связей в основной цепи макромолекулы и приводящий к уменьшению степени полимеризации и(или) числа поперечных химических связей

10. Деполимеризация

Отщепление молекул мономера от макромолекулы

11. Сшивание макромолекул
Ндп
. Структурирование

Образование поперечных химических связей между макромолекулами

12. Полимераналогичная реакция

Превращение группы атомов макромолекулы при сохранении исходной степени полимеризации

13. Сорбция полимерным материалом

Поглощение вещества полимерным материалом

14. Адсорбция полимерным материалом

Сорбция поверхностью полимерного материала

15. Абсорбция полимерным материалом

Сорбция объемом полимерного материала

16. Десорбция из полимерного
материала

Удаление вещества из полимерного материала

17. Пластификация полимерного
материала

Повышение эластичности и(или) пластичности полимерного материала в результате введения в него или возникновения
в нем при старении низкомолекулярных веществ

18. Миграция добавок в полимерном материале

Диффузионное перемещение добавок в полимерном материале

19. Изменение надмолекулярной
структуры полимерного материала

Перестройка физической структуры полимерного материала, характеризуемая различными видами взаимного упорядочения макромолекул

20. Кристаллизация полимерного
материала

Фазовый переход 1-го рода, приводящий к пространственному упорядочению макромолекул полимерного материала и возникновению дальнего порядка

21. Полиморфное превращение
полимерного материала

Фазовый переход 1-го рода одной кристаллической модификации макромолекул полимерного материала в другую

22. Аморфизация полимерного
материала

Фазовый переход 1-го рода, приводящий к пространственному разупорядочению макромолекул полимерного материала и исчезновению дальнего порядка

23. Стеклование полимерного
материала

Переход полимера из высокоэластичного и(или) вязкотекучего состояний в стеклообразное

24. Ориентация полимерного
материала

Перестройка структурных элементов полимерного материала под воздействием направленного внешнего или внутреннего напряжения, приводящая к возникновению преимущественного расположения осей макромолекул и (или) частиц наполнителя вдоль направления действующих сил

ВИДЫ СТАРЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА

25. Термическое старение полимерного материала
Ндп. Тепловое старение

Старение полимерного материала при воздействии температуры

26. Световое старение полимерного материала

Старение полимерного материала при воздействии светового излучения ультрафиолетовой и(или) видимой частей спектра

27.Окислительное старение полимерного материала

Старение полимерного материала при воздействии кислорода

28. Озонное старение полимерного материала

Старение полимерного материала при воздействии озона

29. Радиационное старение полимерного материала

Старение полимерного материала при воздействии ионизирующих излучений

30. Химическое старение полимерного материала

Старение полимерного материала при воздействии химических агрессивных сред

31.Старение полимерного материала при воздействии биологических факторов

32. Электрическое старение полимерного материала

Старение полимерного материала при воздействии электрического поля

33. Ультразвуковое старение полимерного материала

Старение полимерного материала при воздействии ультразвукового излучения

34. Абляционное старение полимерного материала

Старение полимерного материала при воздействии потоков газа, жидкости, твердых частиц

35. Старение полимерного материала при воздействии механических факторов

36. Климатическое старение полимерного материала

Старение полимерного материала при воздействии климатических факторов в искусственных и природных условиях

37. Старение полимерного материала в космосе

38. Старение полимерного материала в воде

39. Старение полимерного материала во влажной среде

Старение полимерного материала при воздействии паров воды

40. Старение полимерного материала в живом организме

Старение полимерного материала в тканях и(или) органах животных или человека

41. Старение полимерного материала в почве

42. Старение полимерного материала в грунте

СТОЙКОСТЬ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА К СТАРЕНИЮ

43. Стойкость полимерного материала к термическому старению

44. Стойкость полимерного материала к световому старению
Светостойкость

45. Стойкость полимерного материала к окислительному старению

46. Стойкость полимерного материала к озонному старению
Озоностойкость

47. Стойкость полимерного материала к радиационному старению

48. Стойкость полимерного материала к химическому старению
Химическая стойкость

49. Стойкость полимерного материала к воздействию биологических факторов

50. Стойкость полимерного материала к электрическому старению

51. Стойкость полимерного материала к ультразвуковому старению

52. Стойкость полимерного материала к абляционному старению

53. Стойкость полимерного материала к старению при воздействии механических факторов

54. Стойкость полимерного материала к климатическому старению

55. Стойкость полимерного материала к старению в космосе

56. Стойкость полимерного материала к старению в живом организме

57. Стойкость полимерного материала к старению в воде

58. Стойкость полимерного материала к старению во влажной среде

59. Стойкость полимерного материала к старению в почве

60. Стойкость полимерного материала к старению в грунте

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СТАРЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА

61. Прогноз старения полимерного
материала

Научно обоснованное заключение о предполагаемом состоянии полимерного материала после заданной продолжительности старения в заданных условиях

62. Прогнозирование изменения
показателя свойства полимерного
материала

Определение изменения показателя свойства полимерного материала в заданных условиях после заданной продолжительности старения на основании предварительно проведенных испытаний

63. Скорость старения полимерного
материала

Изменение значения показателя свойства полимерного материала при старении в единицу времени

64. Функция старения полимерного материала

Математическое описание старения полимерного материала на основании результата испытаний

65. Коэффициент старения полимерного материала

Относительное изменение значения показателя свойства полимерного материала, соответствующее заданной продолжительности старения

66. Модель старения полимерного
материала

Предполагаемый механизм старения по лимерного материала

ЗАЩИТА ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА ОТ СТАРЕНИЯ

67. Защита полимерного материала от старения

Повышение стойкости полимерного материала к старению введением стабилизаторов, модификацией или нанесением защитного покрытия

68. Модификация полимерного материала

Повышение стойкости полимерного материала к старению изменением физической структуры и(или) химического строения полимера

69. Стабилизатор полимерного материала Стабилизатор

Вещество, повышающее стойкость полимерного материала к старению при введении его в материал

70. Эффективность стабилизатора
полимерного материала

Количественная характеристика способности стабилизатора повышать стойкость полимерного материала к старению

71. Критическая концентрация
стабилизатора полимерного материала

Концентрация стабилизатора в полимерном материале, ниже которой резко ослабевает его стабилизирующее действие

72. Дезактиватор металлов в полимерном материале

Стабилизатор, подавляющий действие примесей металлов или их соединений в полимерном материале

73. Синергизм при стабилизации
полимерного материала

Совместное стабилизирующее действие смеси добавок, эффективность которого больше или равна эффективности наиболее активного компонента смеси, взятого в концентрации, равной суммарной концентрации смеси

74. Антагонизм при стабилизации
полимерного материала

Ослабление или потеря защитного действия, присущего данному стабилизатору, в результате введения в состав полимерного материала одной или нескольких добавок

75. Термостабилизатор полимерного
материала

Стабилизатор, повышающий стойкость полимерного материала к термическому старению

76. Акцептор свободных радикалов
в полимерном материале

Стабилизатор, образующий со свободными радикалами стабильные продукты, комплексы или малоактивные радикалы

77. Акцептор продуктов старения полимерного материала

Стабилизатор, дезактивирующий каталитически действующие продукты старения

78. Светостабилизатор полимерного
материала

Стабилизатор, повышающий стойкость полимерного
материала к световому старению

79. Антиоксидант полимерного
материала

Стабилизатор, повышающий стойкость полимерного материала к окислительному старению

80. Антиозонант полимерного
материала

Стабилизатор, повышающий стойкость полимерного материала к озонному старению

81. Антирад для защиты полимерного материала

Стабилизатор, повышающий стойкость полимерного материала к радиационному старению

82. Структурообразователь полимерного материала

Вещество, регулирующее физическую структуру полимерного материала

82. Противоутомитель полимерного
материала

Стабилизатор, повышающий стойкость полимерного материала к многократным механическим воздействиям

Абсорбция полимерным материалом

15

Адсорбция полимерным материалом

14

Акцептор продуктов старения полимерного материала

77

Акцептор свободных радикалов в полимерном материале

76

Аморфизация полимерного материала

22

Антагонизм при стабилизации полимерного материала

74

Антиозонант полимерного материала

80

Антиоксидант полимерного материала

79

Антирад для защиты полимерного материала

81

Дезактиватор металлов в полимерном материале

72

Деполимеризация

10

Десорбция из полимерного материала

16

Деструкция полимерного материала

9

Изменение надмолекулярной структуры полимерного материала

19

Концентрация стабилизатора полимерного материала критическая

71

Кристаллизация полимерного материала

20

Коэффициент старения полимерного материала

65

Материал полимерный

1

Миграция добавок в полимерном материале

18

Модель старения полимерного материала

66

Модификация полимерного материала

68

Озоностойкость

46

Ориентация полимерного материала

24

Пластификация полимерного материала

17

Показатель старения полимерного материала характерный

7

Превращение полимерного материала полиморфное

21

Прогноз старения полимерного материала

61

Прогнозирование изменения показателя свойства полимерного материала

62

Противоутомитель полимерного материала

83

Реакция полимераналогичная

12

Светостойкость

44

Светостабилизатор полимерного материала

78

Синергизм при стабилизации полимерного материала

73

Скорость старения полимерного материала

63

Сорбция полимерным материалом

13

Стабилизатор полимерного материала

69

Стабилизатор

69

Защита полимерного материала от старения

67

Старение полимерного материала

2

Старение полимерного материала при воздействии биологических факторов

31

Старение полимерного материала во влажной среде

39

Старение полимерного материала в воде

38

Старение полимерного материала в грунте

42

Старение полимерного материала в живом организме

40

Старение полимерного материала в космосе

37

Старение полимерного материала в искусственных условиях

6

Старение полимерного материала в почве

41

Старение полимерного материала климатическое

36

Старение полимерного материала озонное

28

Старение полимерного материала окислительное

27

Старение полимерного материала при воздействии механических факторов

35

Старение полимерного материала абляционное

34

Старение полимерного материала радиационное

29

Старение полимерного материала световое

26

Старение тепловое

25

Старение полимерного материала термическое

25

Старение полимерного материала ультразвуковое

33

Старение полимерного материала химическое

30

Старение полимерного материала электрическое

32

Стеклование полимерного материала

23

Стойкость полимерного материала к абляционному старению

52

Стойкость полимерного материала к воздействию биологических факторов

49

Стойкость полимерного материала к климатическому старению

54

Стойкость полимерного материала к старению при воздействии механических факторов

53

Стойкость полимерного материала к окислительному старению

45

Стойкость полимерного материала к озонному старению

46

Стойкость полимерного материала к радиационному старению

47

Стойкость полимерного материала к световому старению

44

Стойкость полимерного материала к старению

8

Стойкость полимерного материала к старению в воде

57

Стойкость полимерного материала к старению во влажной среде

58

Стойкость полимерного материала к старению в грунте

60

Стойкость полимерного материала к старению в живом организме

56

Стойкость полимерного материала к старению в космосе

55

Стойкость полимерного материала к старению в почве

59

Стойкость полимерного материала к термическому старению

43

Стойкость полимерного материала к ультразвуковому старению

51

Стойкость полимерного материала к химическому старению

48

Стойкость химическая

48

Стойкость полимерного материала к электрическому старению

50

Структурирование

11

Структурообразователь полимерного материала

82

Сшивание макромолекул

11

Термостабилизатор полимерного материала

75

Условия старения полимерного материала

3

Факторы старения полимерного материала внешние

4

Факторы старения полимерного материала внутренние

5

Функция старения полимерного материала

64

Эффективность стабилизатора полимерного материала

70

Старение полимеров — это… Что такое Старение полимеров?



Старение полимеров
        необратимое изменение свойств полимеров под действием тепла, кислорода, солнечного света, озона, ионизирующих излучений и др. В соответствии с факторами воздействия различают следующие основные виды старения: термическое, термоокислительное, световое, озонное, радиационное. Старение происходит при хранении полимеров и их переработке, а также при хранении и эксплуатации изделий из них. В реальных условиях на полимеры воздействует одновременно несколько факторов, например при атмосферном старении — кислород, свет, озон, влага. Важный фактор, ускоряющий старение, — механические напряжения, развивающиеся в полимерах при их переработке и в некоторых условиях эксплуатации изделий (см. Механохимия полимеров).
         Причина старения — химические превращения макромолекул (См.

Макромолекула), приводящие к их деструкции (см. Деструкция полимеров) и к образованию разветвленных или трёхмерных структур («сшиванию»). Механизмы старения различны; например, деструкция при термоокислительном старении связана с цепной реакцией (См. Цепные реакции) окисления полимера, сопровождающейся образованием гидроперекисей и их распадом. Скорость старения зависит от чувствительности полимера к воздействию перечисленных факторов, от интенсивности последних, а также от со става полимерного материала. В наибольшей степени старению подвержены карбоцепные полимеры, содержащие в макромолекулах ненасыщенные связи, в частности некоторые каучуки (натуральный, синтетический изопреновый и др.). Следствия старения — ухудшение механических характеристик полимеров, появление трещин на поверхности и их разрастание (иногда полное разрушение), изменение окраски и др. Стойкость полимеров к старению во многих случаях определяет сроки их хранения, а иногда и службы изделий. Эффективный способ защиты полимеров от старения — стабилизация (см. Стабилизация полимеров, Стабилизаторы полимерных материалов).

         Лит.: Энциклопедия полимеров, т. 3, М. [в печати].

         Л. Г. Ангерт.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия.
1969—1978.

  • Старение населения
  • Старик (птица сем. чистиковых)

Смотреть что такое «Старение полимеров» в других словарях:

  • Старение полимеров — – самопроизвольное необратимое изменение важнейших технических характеристик, происходящее в результате сложных химических и физических процессов, развивающихся в материале при эксплуатации и хранении. Причинами старения являются свет,… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • СТАРЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ — совокупность физ. хим. процессов, протекающих в полимерном материале при хранении, переработке и эксплуатации и приводящих к изменению его св в. В зависимости от того, какие процессы преобладают, различают химическое и физическое С. п. Хим.… …   Химическая энциклопедия

  • Старение материалов — медленное самопроизвольное необратимое изменение свойств материалов. Старение происходит под действием теплового движения молекул и атомов, светового и иного излучения, механических воздействий, гравитационных и магнитных полей и других факторов …   Википедия

  • СТАРЕНИЕ — 1) С. сплавов изменение строения и св в металлич. сплавов, протекающее либо в процессе выдержки при комнатной темп ре (естественное С.), либо при нагреве (искусственное С.). Осн. процесс при С. распад пересыщ. твёрдого р ра, получаемого, как… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • СТАБИЛИЗАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ — (от лат. stabilis устойчивый), совокупность методов, применяемых для сохранения комплекса св в полимеров и полимерных материалов в условиях их переработки, хранения и эксплуатации. Часто стабилизацию называют ингибированием. Осн. способ С. п.… …   Химическая энциклопедия

  • Деструкция полимеров —         разрушение макромолекул под действием тепла, кислорода, влаги, света, проникающей радиации, механических напряжений, биологических факторов (например, при воздействии микроорганизмов) и др. В соответствии с фактором воздействия различают… …   Большая советская энциклопедия

  • стабилизаторы полимеров — вещества, которые вводят в состав пластмасс, резин, лаков, красок, клеёв для торможения их старения, происходящего главным образом в результате деструкции. Наиболее важные стабилизаторы полимеров: антиоксиданты, или антиокислители (например,… …   Энциклопедический словарь

  • Стабилизация полимеров —         способ повышения стойкости полимеров к старению, основанный на применении веществ (стабилизаторов), способных тормозить развитие этого процесса. Выбор таких веществ, которые вводят в полимеры при их синтезе или переработке, определяется… …   Большая советская энциклопедия

  • СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОЛИМЕРОВ — вещества, которые вводят в состав пластмасс, резин, лаков, красок, клеев для торможения их старения, происходящего главным образом в результате деструкции. Наиболее важные стабилизаторы полимеров: антиоксиданты, или антиокислители (напр.,… …   Большой Энциклопедический словарь

  • СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОЛИМЕРОВ — вещества, к рые вводят в состав пластмасс, резин, лаков, красок, клеёв для торможения нежелат. изменения их свойств, происходящего гл. обр. в результате деструкции. наиб. важные С. п.: антиоксиданты, или антиокислители (напр., ароматич. амины,… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

Старение и стабилизация полимеров — Статьи — Новости полимерной промышленности

Процессы старения полимеров

При хранении и переработке полимерных материалов, а также при эксплуатации изделий из них полимеры подвергаются воздействию различных факторов — тепла, света, проникающей радиации, кислорода, влаги, агрессивных химических агентов, механических нагрузок. Эти факторы, действуя раздельно или в совокупности, вызывают в полимерах развитие необратимых химических реакций двух типов. Деструкции, когда происходит разрыв связей в основной цепи макромолекул, и структурирования, когда происходит сшивание цепей. Изменение молекулярной структуры приводит к изменениям в свойствах полимерного материала; теряется эластичность, повышается жесткость и хрупкость, снижается механическая прочность, ухудшаются диэлектрические показатели, изменяется цвет, гладкая поверхность становится шероховатой, и т.д. Изменения свойств полимеров и изделий подобного рода называют старением.
Реакции, происходящие при старении полимеров, могут протекать по радикальному, ионному и редко по молекулярному механизмам. Радикальные процессы развиваются при эксплуатации полимеров и естественных атмосферных условиях и в космосе, при действии радиации.
Главная причина старения полимеров — окисление их молекулярным кислородом, которое особенно быстро протекает при повышенных температурах, например при переработке полимерных материалов. Окисление часто ускоряется и облегчается светом, примесями металлов переменной валентности, которые могут присутствовать в полимере из-за коррозии аппаратуры или неполного удаления катализатора из него после окончания синтеза. По типу активатора и основного агента, вызывающих разрушение полимеров, различают следующие виды старения: тепловое, термоокислительное, световое, атмосферное (озонное), радиационное и старение пол влиянием механических нагрузок (утомление). Преимущественное протекание при старении полимеров ценных реакции деструкции или структурировании зависит от химического строения цепей. Как правило, виниловые полимеры склонны к деструкции, некоторые диеновые полимеры — к структурированию. Во всех видах старения деструкция макромолекул происходит тогда, когда в некоторых частях цепей сосредотачивается энергия, превосходящая энергию простой С—С-связи (305 кДж/моль). Это приводит к превращению макромолекулы в макрорадикал.
Термическая деструкция — это процесс разрушения макромолекул под влиянием повышенных температур. При термической деструкции одни полимеры разрушаются с образованием коротких цепей различного строения (полиэтилен, полипропилен), другие с образованием мономера.
Реакции деполимеризации подвержены полимеры, в цепях которых содержится третичный или четвертичный атом углерода. Деполимеризация, являясь видом старения полимеров, может намеренно применяться для утилизации отходов термопластов с целью получения мономеров и возвращения их в стадию синтеза полимера.
Термоокислительная деструкция — это процесс разрушения макромолекул при совместном действии на полимеры повышенных температур и кислорода. Присутствие кислорода существенно снижает стойкость полимеров к действию тепла.
Первичными продуктами термоокисления являются полимерные гидроперекиси, которые при распаде образуют свободные радикалы, вследствие чего процесс развивается по цепному механизму и является автокаталитическим. Полимеры, макромолекулы которых не содержат С-С-связей, более устойчивы к термоокислительной деструкции, чем, например, полиены, содержащие ненасыщенные связи. Это объясняется легкостью прямого присоединения кислорода к С=С-связям и образованием очень неустойчивых напряженных циклических перекисей.

При термоокислительной деструкции происходит образование больших количеств различных низкомолекулярных кислородсодержащих веществ: воды, кетонов, альдегидов, спиртов, кислот.
Фотохимическая деструкция представляет собой разрушение макромолекул под влиянием света. Особенно глубокая деструкция полимера происходит под влиянием ультрафиолетовых (УФ) лучей, характеризующихся длиной волны К менее 400нм. Энергия кванта УФ-излучения превышает энергию С—С-связи макромолекулы и не завысит от температуры. Поэтому фотодеструкция может развиваться даже при относительно низких температурах, ускоряясь и углубляясь в присутствии кислорода. Особенно интенсивно деструктируют полимеры, содержащие группы атомов, способные поглощать свет.
Фотохимическая деструкция является радикально-цепным процессом и, в силу малой проникающей способности УФ-излучения, происходит преимущественно в поверхностных слоях полимера.
Радиационная деструкция происходит при воздействии на полимеры гамма-лучей, альфа-частиц, нейтронов. Энергия проникающей радиации значительно превосходит энергию химических связей в макромолекулах. Возникающие при этом свободные радикалы «захватываются» полимером и существуют в нем очень долго, разрушая его во времени.
Деструктировать полимер может и под действием механических напряжений. Механическая деструкция начинается, когда механические напряжения превышают энергии связей атомов в полимере. Распределение напряжений по отдельным связям макромолекулы может быть непрерывным, что приводит к возникновению в ней «перенапряженных участков» — центров разрушения. Механическая деструкции полимера возможна при его переработке, например, при длительном вальцевании, тонком помоле, скоростном механическом перемешивании. Возникающие в механическом поле свободные полимерные радикалы могут не только рекомбинировать, но и реагировать с макромолекулами полимера. Эти приводит к получению разветвленных или сшитых продуктов,
Химическая деструкция представляет собой разрушение макромолекул при действии химических агентов. Она характерна для многих гетероцепных полимеров, содержащих в основной цепи группы, способные к химическим превращениям. Глубина деструкции зависит от природы и количеств низкомолекулярного реагента, условий его воздействия.

Защита полимеров от старения

Поскольку старение многих полимеров протекает в основном по механизму цепных радикальных реакций, то при защите полимеров от старения нужно в первую очередь исходить их таких мер, которые были бы направлены па подавление этих реакций. Промышленным путем защиты полимеров от старения, стабилизации свойств изделий из них во времени является введение в полимеры на стадии переработки малых (до 5%) добавок низкомолекулярных — стабилизаторов. Общее назначение стабилизатора состоит в рассеянии на своих молекулах энергии, которая могла бы привести к разрушению полимера.
Стабилизаторы, подавляющие развитие цепных реакций деструкции, называют ингибиторам. Следовательно, стабилизатор-ингибитор— это вещество, распадающееся с образованием радикалов. Эффективность стабилизатора тем выше, чем менее активен в развитии цепных реакций и более устойчив во времени его радикал.
Стабилизаторы, препятствующие развитию окислительных реакций в полимерах, называют антиоксидантами. По механизму действия антиоксиданты делятся на две большие группы. Первую группу составляют вещества (ингибиторы), которые реагируют со свободными полимерными и радикалами на стадии их образования. К этой группе относятся широко применяемые на практике соединения на основе ароматических аминов и фенолов с разветвленными алкильными заместителями. Ко второй группе относятся вещества, не способные к образованию свободных радикалов, но уменьшающие разложение образующихся в макромолекулах полимерных гидроперекисей. Последние в определенных условиях сами становятся источником новых свободных радикалов, которые углубляют развитие реакций деструкции полимеров. Вещества, разрушающие полимерные гидроперекиси без образования радикалов, называют превентивными антиоксидантами. Превентивными антиоксидантами являются сульфиды, тиофосфаты и др.
Эффективную защиту от термоокислительного старения обеспечивает применение пары антиоксидантов, действующий по разным механизмам, взаимоусиленный стабилизирующий эффект смесью двух антиоксидантов называют синергизмом. 
Многие антиоксиданты проявляют активность при температурах, не превышающих 280оС. При более высоких температурах полимеры защищают от термоокисления металлами, оксидами металлов переменной валентности. Тонкодисперсные порошки этих добавок поглощают кислород, и термоокислительная деструкция заменяется термической, которая всегда протекает медленнее.
Для защиты полимеров от светового старения применяют светостабилизаторы, действие которых основано как на поглощении солнечного света (УФ-абсорберы), так и на торможении реакций деструкции. Последние инициируются в полимере светом, но развиваются в его отсутствие. Защитное действие УФ-абсорберов заключается в том, что вся поглощенная ими энергия расходуется на перестройку макромолекул. Возвращение к начальной структуре сопровождается выделением теплоты, не опасной для полимера.
Активными светостабилизаторами для многих промышленных полимеров являются неорганические пигменты (TiO2, ZnS), канальная сажа, производные резорцина и т. д.
В настоящее время накоплен большой материал по механизму старения полимеров, разработаны эффективные меры комплексной защиты их от всех видов разрушения. При оценке эффективности стабилизаторов учитывают не только их активность в химических реакциях, но и способность совмещаться с полимерами, доступность, дешевизну и токсические свойства.
Защитить от старения полимер можно также путем изменения его физической структуры. Для этого полимер подвергают специальной механический или термической обработке или вводят в него добавки — структурообразователи.

Старение полимеров | Статья о старении полимеров в The Free Dictionary

— необратимое изменение свойств полимеров под действием, среди прочего, тепла, кислорода, солнечного света, озона и ионизирующего излучения. В зависимости от фактора старение будет термическим, окислительным, световым, озоновым или радиационным. Старение происходит при хранении и обработке полимеров, а также при хранении и использовании изделий из полимеров. В реальных условиях на полимеры действуют одновременно несколько факторов; например, при атмосферном старении на полимер влияют кислород, свет, озон и влага.Важным фактором, ускоряющим старение, являются механические напряжения, возникающие при обработке полимеров и при определенных условиях эксплуатации полимерных изделий.

Старение вызывается химическими превращениями макромолекул, которые приводят к деградации макромолекул и образованию разветвленных или трехмерных структур (сшиванию). Есть разные механизмы старения. Например, деградация при окислительном старении связана с цепной реакцией окисления полимера, сопровождающейся образованием и разложением гидропероксидов.Скорость старения зависит от чувствительности полимера к факторам, упомянутым выше, от интенсивности этих факторов и от состава полимерного материала. Полимеры с углеродной цепью, макромолекулы которых содержат ненасыщенные связи, в частности, некоторые каучуки (натуральный каучук, синтетические изопреновые каучуки), наиболее подвержены старению.

Старение проявляется в ухудшении механических характеристик полимеров, появлении и росте трещин на поверхности, которые иногда приводят к разрушению полимера, а также в изменении цвета.Устойчивость полимеров к старению во многих случаях определяет срок хранения, а иногда и срок службы полимерных изделий. Стабилизация — это эффективный метод предотвращения старения полимеров.

СПРАВКА

Энциклопедия полимеров , т. 3. Москва. (В печати)

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970-1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

.

Старение полимеров — Большая химическая энциклопедия

Р.О. Йонас, Б.А.Г. Парсонс и Р. Уилкинсон, Материалы конференции по химическим и физическим явлениям при старении полимеров, Прага (1988), стр. 84. [Стр.293]

С. Т. И. Моссман, П. Дж. Т. Моррис, ред. Развитие пластмасс. Лондонское королевское химическое общество, 1994. Источник для Каротерс, открывающий эру полимеров. [Pg.227]

Содержание 1. Введение, исторический обзор и терминология, связанная с деградацией и старением полимеров 452… [Pg.451]

ТЕРМИНОЛОГИЯ, СВЯЗАННАЯ С ДЕГРАДАЦИЕЙ И СТАРЕНИЕМ ПОЛИМЕРОВ … [Pg.452]

Термин «старение» полимеров обычно используется для обозначения долговременных изменений свойств полимеров, подверженных атмосферным воздействиям. Он может включать в себя любой из вышеуказанных процессов и включать физические процессы перекристаллизации полимера и денатурации, например, структуры белка в химии биополимеров. Термин «коррозия» используется в основном для обозначения разрушения (старения) металла… [Pg.452]

Самым общим и специфическим аспектом термического старения полимерных сеток является наличие эффекта пост-отверждения, часто преобладающего в ранние сроки воздействия (рис. 14.19). Кривые показывают максимум (для предельного напряжения ненасыщенных полиэфиров P может увеличиться более … [Pg.470]

Несмотря на успех Бэкеланда, прошло еще два десятилетия, прежде чем можно было сказать, что Эра полимеров В 1920-е и 1930-е годы были изобретены и / или коммерциализирован ряд новых полимерных продуктов («пластмассы»), которые большинство потребителей теперь считают незаменимыми химическими веществами в своей жизни.Эти продукты включают мочевиноформальдегидные пластики (1923 г.), поливинилхлорид (ПВХ 1926 г.), полистирол (1929 г.), нейлон (1930 г.), полиметилметакрилат (акрил 1931 г.), полиэтилен (1933 г.), меламиновые пластики (1933 г.), поливинилиденхлорид (Saran 1933 г.), поливинилацетат (ПВС 1937 г.) и тетрафторэтилен (тефлон 1938 г.). [Pg.12]

Х. Марк, «Приходя к эре полимеров в науке и технике, История науки и технологии полимеров, под редакцией Р. Б. Сеймура (Нью-Йорк и Базель Марсель Деккер, 1982), 1-9, на 5.[Pg.242]

Монаков Ю.Б., Сабиров З.М., Зайков Г.Е. (2002) Старение полимеров, смесей полимеров и полимерных композитов. Nova Science, Hauppauge, NY 1 237 и ссылки в нем … [Pg.274]

R. Campion, Масла для модельных испытаний на основе параметров растворимости для искусственного старения полимеров, Proc. конференции по испытанию полимеров, 1996 г., Shawberry, 9 сентября 1996 г., RAPRA, Шрусбери, Великобритания, 1996 г., стр. 1.5. [Pg.175]

В шестидесятые годы пластмассы производились в количестве сотен миллионов тонн, тенденции мирового производства увеличивались, а перспективы будущего развития были очень оптимистичными.Эту эпоху, примерно до первого нефтяного кризиса, иногда называют золотым веком химии полимеров. [Pg.547]

В то время как живые организмы производили полимеры, такие как хлопок, шелк, шерсть и латексный каучук, в течение тысяч лет, первый лабораторный синтез полимера произошел только в конце 1800-х годов. Представьте, что вы живете в 1880-е годы, до того, как общество вступило в то, что некоторые химики называют «веком полимеров». Напишите небольшой рассказ, описывающий, чем ваша жизнь будет отличаться от ее нынешней формы из-за отсутствия синтетических полимеров.[Pg.772]

Хатчинсон, Дж. М. Физическое старение полимеров. Прог. Polym. Sci., 20, 703, 1995. [Pg.611]

Некоторые из типичных факторов, влияющих на срок службы или старение полимеров в других областях применения, могут быть устранены на том основании, что сами по себе или в сочетании они, по-видимому, вызывают меньший ущерб. чем … [Pg.445]


.

Старение, полимеры — Большая химическая энциклопедия

Известных на практике систем отверждения пероксидом для полимеров PO-AGE не существует. Очевидно, что пероксид атакует основную цепь полимера со скоростью, которая неблагоприятно конкурирует со скоростью сшивания. Типичная система отверждения серой состоит из оксида цинка [1314-13-2], тетраметилтиураммоносульфида (TMTM), 2-2-меркаптобензотиазола [149-30-4] (MBT) и серы. Система отверждения донором серы представляет собой оксид цинка, ди-о-толилгуанидин [97-39-2] (DOTG) и гексасульфид тетраметилтиурама.[Pg.557]

Таблица 1. Образование состаренного полимера в условиях дефлегмации и без дефлегмации с 0,05 M Pu при 105 ° C … Table 1. Formation of aged polymer under reflux and nonreflux conditions with 0.05 M Pu at 105°C...

Повышение скорости деполимеризации состаренного полимера (полимер с высокой степенью PuC> 2 характера (13) наблюдалось … [Pg.270]

Ljungberg, N. and Wesslen, B. 2003. Трибутилцитратные олигомеры в качестве пластификаторов для полилактических добавок ) Термомеханические свойства пленки и старение.Полимер 44 7679-7688. [Стр.38]

Материалы и их развитие имеют фундаментальное значение для общества. Материалам приписываются основные исторические периоды общества (например, каменный век, бронзовый век, железный век, стальной век, полимерный век, кремниевый век и суика). Однако ученые откроют новые социальные границы не за счет понимания конкретного материала, а за счет оптимизации относительного вклада, вносимого комбинацией различных материалов. [Pg.57]

Растворимость этилена в свежеприготовленном полиэтилене и его диффузия из последнего были изучены в связи с образованием взрывоопасных смесей этилена с воздухом при хранении.Могут образовываться взрывоопасные смеси, поскольку растворимость этилена в его полимере (например, 1130 частей на миллион по массе при 30 ° C) значительно превышает концентрацию (30 частей на миллион при 30 ° C), необходимую для превышения нижнего предела взрываемости над газосодержащим веществом. полимера в закрытом хранилище, а коэффициент диффузии также на 30% выше, чем у состаренных образцов полимера. [Pg.297]

Высококачественный металлический сшитый полимер, усиленный для обеспечения долговечности. Сшитая металлическая отделка для пола изготовлена ​​из космического полимера и предназначена для обеспечения очень прочной отделки пола… [Стр.124]

Рис. 17. Хронология улучшения светопропускания очков за периоды истории, ведущие к внедрению фотонных технологий в век информации. Полимерная защита стеклянных поверхностей — важное свойство настоящего. Figure 17. Chronology of improvement in light transmission of glasses over periods of history leading to introduction of photonics technology in the information age. Polymer protection of glass surfaces is an essential present feature.

Поликарбонаты. Поликарбонаты появились в 1950-х годах, поэтому это полимеры среднего возраста. Они производятся в процессе конденсационной полимеризации.Реагентами являются либо бисфенол А и фосген, либо бисфенол А, фосген и фенол. Поскольку бисфенол А является производным фенола, строительный блок в любом случае один и тот же — фенол. Наилучшим балансом свойств обладает поликарбонат на основе бисфенола А. Если присмотреться, можно увидеть мономеры на рис. 24-7. … [Pg.367]

В разделе 13.6 мы видели, что гидролиз и последующая полимеризация водных катионов металлов могут приводить к осаждению гелей. В случае Fe (h30) 63+ в слабокислых растворах последовательность полимеризации по формулам.13.25 и 13.26 и рис. 13.6 сначала обратимо образует катионные коллоидные шарики диаметром 2-4 нм со структурой 7-Fe0 (0H) [двойные цепи октаэдров Fe (0,0H) 6] в масштабе времени около 100 с. Они теряют H + и затвердевают в течение нескольких часов, а затем, в течение нескольких дней, образуют состаренные полимерные стержни, затем рамы и, в конечном итоге, через несколько месяцев, иглы твердого гетита [куб.см-FeO (OH)]. важная особенность гидролитической полимеризации. [Pg.411]

Эти полярные продукты превращения и оксиды серы (SO2, SO3), возникающие на последних стадиях процесса преобразования, образуются в следовых количествах в состаренной полимерной матрице.Летучие продукты могут быть источником нежелательных органолептических проблем. Это ограничивает использование органических тиосоединений в приложениях, чувствительных к запаху. Органические S-протоновые кислоты 85, 86 дезактивируют основные стабилизаторы (HAS). Пероксидолитический эффект 85, 86 снижается в присутствии некоторых антацидов или наполнителей, например карбоната кальция. [Стр.74]

По-видимому, в состаренной полимерной сетке меньше свободного объема. Любая вода, попадающая в старую сеть, будет иметь тенденцию к набуханию полимера, потому что в распределении свободного объема просто меньше свободных участков.Короче говоря, происходит больше взаимодействий полимер-растворитель, поскольку вода диффундирует в состаренную эпоксидную сеть. [Pg.156]

Л. Бюиссон, С. Силиберто и А. Гарсимартин, Прерывистое происхождение больших нарушений флуктуационно-диссипативных соотношений в стареющем полимерном стекле. Europhys. Lett. 63, 603 (2003). [Pg.321]

Вязкость разбавленного раствора, состаренный полимер + растворимый, — нерастворимый … [Pg.446]

Ключевые слова Свойства накопления заряда Товарные полимеры Зарядка в коронном разряде Электретные материалы Высококачественные полимеры Физическое старение Полимерные пленки… [Стр.156]

Рисунок 14.5. Термограммы ДСК для смесей состаренных полимеров (а) поливинилхлорид / полиизопропилметакрилат, несмешиваемая смесь, выдержанная при температуре 60 ° C, и (b) смешиваемая смесь поливинилхлорид / полиметилметакрилат, выдержанная при 80 ° C. Время старения t в часах указано рядом с каждой кривой. Пунктирные линии представляют собой не выдержанные образцы для сравнения. Figure 14.5. DSC thermograms for aged polymer blends (a) polyvinylchloride/poly isopropyl methacrylate, immiscible blend, aged at a temperature of 60°C, and (b) polyvinyl chloride/polymethylmethacrylate, miscible blend, aged at 80°C. Time of aging, t in hours, is shown alongside each curve. Broken lines represent the un-aged samples for comparison.

Влага — известный пластификатор макромолекул (14).В частности, вода проникает в эпоксидную сеть и может снизить температуру стеклования смолы (15). В этом отчете влага впервые была использована в качестве датчика для характеристики процесса уплотнения во время старения эпоксидной смолы. Кроме того, исходя из тех же соображений, тяжелая вода, диффундировавшая в эпоксидную смолу, используется для изучения взаимодействий влаги со стареющим полимером с помощью спектроскопии ЯМР водорода-2 (дейтерия). [Стр.126]

Устойчивость к биологическому старению Полимер для длительной имплантации должен обладать хорошей биологической стабильностью.[Стр.167]

Спет /. Ci .. Повышение точности резины Te.st Methrxis Часть 2 Старение. Полимерные испытания. I.K 2. 9 (1994). [Стр.74]


.

Свойства старения полимеров — Большая химическая энциклопедия

Хлоропреновые эластомеры. Полихлоропрен — это полимер 2-хлор-1,3-бутадиена. Эластомер в основном состоит из транс-изомера. Существует два основных типа полимеров: W-тип и G-тип. G-типы производятся с использованием процесса, модифицированного серой. W-типы не используют модификацию серы. В результате G-типы обладают превосходными технологическими и динамическими свойствами и, как правило, используются в клиновых ремнях. Однако у них худшие свойства старения, чем у W-типов.W-типы, как правило, используются в приложениях, требующих лучшего старения, таких как рулоны и механические изделия (см. Эластомеры, СИНТЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИКМ. ОРОПРЕН). [Стр.233]

Неопрены. Неопрен (полихлоропрен) из синтетических латексов может обрабатываться так же, как и натуральный латекс mbber, и адаптирован для производства продуктов погружением. Неопреновые латексы демонстрируют низкую начальную прочность геля во влажном состоянии, особенно при работе с погружением в коагулянт, но конечные продукты могут быть изготовлены с высокой прочностью резинки на разрыв, стойкостью к маслам и растворителям, хорошим старением и огнестойкостью.Существует несколько типов неопренового латекса с умеренно высоким (около 50 мас.%) И средним содержанием воды. Различия в составе между типами включают микроструктуру полимера, например гель или золь, тип стабилизатора и общее содержание soHds (таблица 22). [Pg.255]

В течение многих лет атактический полипропилен был нежелательным побочным продуктом, но сегодня он находит применение на ряде рынков и производится специально для этих целей, а не является побочным продуктом. В Европе в основном битум используется в качестве покрытий для кровельных материалов, для уплотнительных лент, где он обеспечивает улучшенные свойства старения, и в дорожном строительстве, где он улучшает устойчивость асфальтовых покрытий.Менее важным в Европе, но более важным в США является его использование для ламинирования бумаги, для которого используются полимеры с низкой вязкостью, часто в сочетании с другими смолами. Известняк / атактический … [Pg.267]

Отличные свойства старения. Полимерная структура в сочетании с адекватными антиоксидантами обеспечивает отличную стойкость к старению. [Pg.657]

Таблицы с 7-5 по 7-7 показывают, что пластмассы и металлы различаются по порядку величины. В зависимости от области применения пластмассы могут быть составлены и обработаны, чтобы проявлять одно свойство или заданную комбинацию электрических, механических, химических, термических, оптических свойств, свойств старения и других.Химическая структура полимеров и различных добавок, которые они включают, обеспечивают составы, отвечающие множеству различных требований к характеристикам.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *