Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


СТАРЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ

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.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн