Envelhecimento de materiais poliméricos

Os materiais poliméricos são amplamente utilizados na indústria na forma de revestimentos e peças inteiras. Eles se referem a materiais isolantes elétricos sólidos… Muitas variedades de polímeros foram desenvolvidas, mas todas sofrem de processos indesejáveis ​​de envelhecimento que degradam sua durabilidade, aparência e resistência. O envelhecimento altera a estrutura e a composição química dos materiais poliméricos.

O envelhecimento dos polímeros pode ocorrer como resultado de vários fatores:

• luz (radiação ultravioleta);

• ar (ozônio e oxigênio);

• temperatura (alta ou baixa, bem como suas diferenças);

• umidade;

• cargas mecânicas (desgaste, compressão e tensão, média pressão);

• exposição a ambientes agressivos (ácidos e bases);

• exposição a microrganismos;

• da influência de vários dos fatores acima.

Os polímeros são compostos de alto peso molecular e o mecanismo de seu envelhecimento se deve principalmente ao processo de destruição das cadeias macromoleculares.

Existem dois tipos de destruição - caótica e em cadeia.No caso da destruição aleatória, a ruptura de macromoléculas e a formação de compostos estáveis ​​de peso molecular reduzido ocorre de acordo com uma lei aleatória. Segundo esse mecanismo, a destruição química dos polímeros se dá pela ação de ácidos, bases e reagentes.

A destruição da cadeia leva a vários atos de desintegração das moléculas de acordo com determinados processos, tal mecanismo de envelhecimento do polímero geralmente é desencadeado pela influência de altas energias (temperatura, luz e radiação).

O estudo do problema do envelhecimento dos polímeros é complicado pelo fato de sua natureza e estrutura serem diferentes, respectivamente, os processos de destruição das cadeias moleculares são diferentes. Também não existem métodos para contabilização multifatorial das condições ambientais que levam ao envelhecimento.

Como critérios que caracterizam a resistência dos materiais poliméricos ao envelhecimento, são utilizados os conceitos de operação (preservação das propriedades do polímero que garantem a operacionalidade do produto) e o período de preservação das propriedades operacionais.

Existem 3 métodos para proteger os polímeros do envelhecimento:

1) proteção ativa,

2) proteção passiva,

3) combinados.

A proteção ativa dos polímeros significa reduzir o impacto dos fatores de envelhecimento. Métodos passivos incluem várias maneiras de aumentar a estabilidade de polímeros usando aditivos estabilizadores, removedores de radicais livres, removedores de produtos ativos de envelhecimento, estabilizadores de luz, antioxidantes, antiozonantes, retardadores de chama, antirradicais, agentes antiradiação sob estresse mecânico, inibidores de corrosão e biocidas com estabilização Propriedades.Além disso, são utilizados revestimentos protetores, que são mais resistentes ao envelhecimento do que o material polimérico básico.

Os estabilizadores de luz mais simples de polímeros são óxido de ferro (teor de até 1%), negro de fumo, ftalocianina (até 0,1%) e compostos complexos de níquel.

Os estabilizadores antioxidantes são de dois tipos: previnem a decomposição de hidroperóxidos e quebram a cadeia de reações químicas oxidativas.

Entre os antioxidantes que impedem a destruição, podem ser isolados antioxidantes do tipo fenólico e amina, bem como mercaptanos, sulfetos e tiofosfatos. A introdução de ambos os tipos de antioxidantes no polímero aumenta o efeito antienvelhecimento.

Normalmente, os produtores de materiais poliméricos também produzem vários tipos de estabilizadores. Os seguintes materiais podem ser diferenciados dos produtores estrangeiros de matérias-primas: Arkema, França (Thermolite), Baerlocher, Alemanha (estabilizadores à base de CaZn, Pb, CaOrg, Sn, BaZn) , Chemtura, EUA (retardador de chama HBCD, Firemaster, estabilizadores de PVC Mark, Lowilite, inibidores Naugard 300-E, antioxidantes Alkanox, Anox, Weston), Ciba, Suíça (antioxidante IRGANOX, estabilizador IRGAFOS), estabilizadores de PVC da empresa alemã Ika, etc.