Оценка стойкости полимеров к внешним воздействиям и эффективности действия стабилизаторов
Полимеры под действием тепла, света, кислорода воздуха и ионизирующих излучений претерпевают изменения, вызывающие ухудшение их физико-механических свойств. Для защиты от этих нежелательных воздействий применяют стабилизаторы (антиоксиданты, термо - и еветостабилизаторы, антиозонанты и др.), концентрации которых, необходимые для стабилизации полимеров разных типов, различны и строго регламентированы. Поэтому анализ полимеров на стойкость к процессам старения, на содержание антиоксидантов и све - тостабилизаторов, установление их типа имеют большое значение и входят в план аналитического контроля производства полимерных материалов. Наибольшее влияние на изменение структуры и ухудшение свойств каучуков оказывают протекающие в них процессы старения, обусловленные, как правило, деструкцией полимерных цепей [1].
Проблема деструкции полимеров начала интересовать человечество еще в ту пору, когда только зарождались процессы переработки материалов. В настоящее время для изучения этих процессов используют практически все современные физические методы анализа, наиболее важными из которых являются определение молекулярной массы, термический анализ, спектроскопия и хроматография [2].
Процессы старения чаще всего классифицируют по природе индуцирующего агента и характера его воздействия на макромолекулу (табл. 15.1); почти во всех видах старения принимает участие кислород. Характер, а иногда и механизм протекающих при старении полимеров процессов обычно устанавливают в результате изучения стабильности полимеров. Простейший способ ее оценки состоит в определении изменения внешнего вида, растворимости, молекулярной массы полимера при нагреве в вакууме. Проведение испытаний в среде инертного газа часто менее целесообразно, так как помимо необходимости очень тщательного контроля очистки полимера от следов
кислорода затрудняется удаление образовавшихся летучих продуктов, а также воздуха, адсорбированного полимером.
Таблица 15.1.
Вид старения |
Активатор |
Сопутствующий агент |
Тепловое |
Тепло |
- |
Т ермоокислительное |
Тепло |
Кислород |
Световое |
Свет |
Кислород |
Отравление металлами |
Металл |
Кислород |
Утомление |
Механическое воздействие |
Кислород + деформация |
Атмосферное |
Озон, кислород, УФ-лучи |
Растяжение |
Радиационное |
Излучение высокой энергии |
Кислород |
Комплексное старение полимера в процессе его эксплуатации можно изобразить следующим образом:
Причины старения (враги каучука) |