Alterung von Polymermaterialien

Polymermaterialien werden in der Industrie häufig in Form von Beschichtungen und ganzen Teilen verwendet. Sie beziehen sich auf feste elektrische Isoliermaterialien… Viele Arten von Polymeren wurden entwickelt, aber sie alle leiden unter unerwünschten Alterungsprozessen, die ihre Haltbarkeit, ihr Aussehen und ihre Festigkeit verschlechtern. Alterung verändert die Struktur und chemische Zusammensetzung von Polymermaterialien.

Die Alterung von Polymeren kann durch verschiedene Faktoren verursacht werden:

• Licht (ultraviolette Strahlung);

• Luft (Ozon und Sauerstoff);

• Temperatur (hoch oder niedrig sowie deren Unterschiede);

• Feuchtigkeit;

• mechanische Belastungen (Verschleiß, Druck und Zug, mittlerer Druck);

• Einwirkung aggressiver Umgebungen (Säuren und Basen);

• Exposition gegenüber Mikroorganismen;

• vom Einfluss mehrerer der oben genannten Faktoren.

Polymere sind Verbindungen mit hohem Molekulargewicht und der Mechanismus ihrer Alterung beruht hauptsächlich auf dem Prozess der Zerstörung makromolekularer Ketten.

Es gibt zwei Arten der Zerstörung: chaotisch und Kettenzerstörung.Bei der zufälligen Zerstörung erfolgt das Aufbrechen von Makromolekülen und die Bildung stabiler Verbindungen mit reduziertem Molekulargewicht nach einem Zufallsgesetz. Nach diesem Mechanismus erfolgt die chemische Zerstörung von Polymeren durch die Einwirkung von Säuren, Basen und Reagenzien.

Die Zerstörung der Kette führt zu mehreren Zerfallsvorgängen der Moleküle nach bestimmten Prozessen. Ein solcher Mechanismus der Polymeralterung wird normalerweise durch den Einfluss hoher Energie (Temperatur, Licht und Strahlung) ausgelöst.

Die Untersuchung des Problems der Alterung von Polymeren wird dadurch erschwert, dass ihre Natur und Struktur unterschiedlich sind bzw. die Prozesse der Zerstörung von Molekülketten unterschiedlich sind. Es gibt auch keine Methoden zur multifaktoriellen Berücksichtigung von Umweltbedingungen, die zur Alterung führen.

Als Kriterien zur Charakterisierung der Alterungsbeständigkeit von Polymerwerkstoffen werden die Konzepte des Betriebs (Erhaltung der Polymereigenschaften, die die Gebrauchstauglichkeit des Produkts gewährleisten) und der Zeitraum der Erhaltung der Betriebseigenschaften herangezogen.

Es gibt 3 Methoden, Polymere vor Alterung zu schützen:

1) aktiver Schutz,

2) passiver Schutz,

3) kombiniert.

Aktiver Schutz von Polymeren bedeutet, die Auswirkungen von Alterungsfaktoren zu reduzieren. Passive Methoden umfassen verschiedene Möglichkeiten zur Erhöhung der Stabilität von Polymeren durch Stabilisatorzusätze, Radikalfänger, Fänger aktiver Alterungsprodukte, Lichtstabilisatoren, Antioxidantien, Ozonschutzmittel, Flammschutzmittel, Antiradikale, Strahlenschutzmittel bei mechanischer Belastung, Korrosionsinhibitoren und Biozide mit Stabilisierung Eigenschaften.Außerdem kommen Schutzbeschichtungen zum Einsatz, die alterungsbeständiger sind als das Basispolymermaterial.

Die einfachsten Lichtschutzmittel von Polymeren sind Eisenoxid (Gehalt bis 1 %), Ruß, Phthalocyanin (bis 0,1 %) und Nickelkomplexverbindungen.

Es gibt zwei Arten von antioxidativen Stabilisatoren: Sie verhindern die Zersetzung von Hydroperoxiden und unterbrechen die Kette oxidativer chemischer Reaktionen.

Unter den Antioxidantien, die die Zerstörung stoppen, können Antioxidantien vom Phenol- und Amintyp sowie Mercaptane, Sulfide und Thiophosphate isoliert werden. Die Einführung beider Arten von Antioxidantien in das Polymer verstärkt die Anti-Aging-Wirkung.

Üblicherweise produzieren Hersteller von Polymermaterialien auch verschiedene Arten von Stabilisatoren. Folgende Materialien können von ausländischen Rohstoffproduzenten unterschieden werden: Arkema, Frankreich (Thermolite), Baerlocher, Deutschland (Stabilisatoren auf Basis von CaZn, Pb, CaOrg, Sn, BaZn) , Chemtura, USA (Flammschutzmittel HBCD, Firemaster, PVC-Stabilisatoren Mark, Lowilite, Inhibitoren Naugard 300-E, Antioxidantien Alkanox, Anox, Weston), Ciba, Schweiz (Antioxidans IRGANOX, Stabilisator IRGAFOS), PVC-Stabilisatoren der deutschen Firma Ika, usw.