Химические превращения в полимерных материалах Непрерывное расширение областей применения пластических масс обусловлено их преимуществами по сравнению с многими другими материалами и высокой экономической эффективностью использования во всех отраслях народного хозяйства Преимущества производства пластических масс • Сокращаются капиталовложения в промышленность • Снижаются затраты на материалы • Понижается стоимость изделий • Увеличивается долговечность • Пластические массы позволяют в широких пределах легко видоизменять в процессе переработки форму и цвет изделий. • Коэффициент использования материала при переработке пластмасс в изделия достигает 0,95-0,98 Старение полимерных материалов • Для большинства полимеров характерно старение — необратимое изменение структуры и свойств, приводящее к снижению их прочности. • Старение происходит под действием кислорода воздуха, влаги, света, механических и термических воздействий • Совокупность химических процессов, приводящих под действием агрессивных сред (кислород, озон, растворы кислот и щелочей) к изменению строения и молекулярной массы, называется химической деструкцией. Различают старение: • Тепловое • Световое • Озонное • Атмосферное Сущность старения заключается в сложной цепной реакции, протекающей с образованием свободных радикалов (реже ионов), которая сопровождается деструкцией и структурированием полимера. Обычно старение является результатом окисления полимера атмосферным кислородом. Термоокислительная деструкция • Термоокислительная деструкция — происходит под действием окислителей при повышенной температуре. • При деструкции не все свойства деградируют в равной мере: например, при окислении кремнийорганических полимеров их диэлектрические параметры ухудшаются несущественно, так как Si окисляется до оксида, который является хорошим диэлектриком. В результате старения происходят процессы окисления и др. химические изменения, связанные с нарушением структуры полимера: - снижается эластичность - повышается жесткость, хрупкость, водопоглащаемость - появляются трещины - ухудшается внешний вид изделий • Эти нежелательные явления могут быть устранены путем наиболее рационального выбора состава пластмассы, удаления вредных примесей, введения небольших добавок стабилизаторов • Возможности регулирования их свойств на стадии изготовления изделий состоят в несущественных изменениях структуры, путем отжига или ориентации, стабилизации и пластификации с помощью модифицирующих добавок, изменяющих их свойства. Такими добавками к полимерам являются: • Стабилизаторы, повышающие стойкость к термоокислительным процессам, воздействию излучения, микроорганизмов и т. п.; • Пластификаторы и эластификаторы, повышающие текучесть в вязкотекучем состоянии и эластичность в стеклообразном (ударопрочность); • Легирующие полимеры, изменяющие степень кристалличности, структуру и свойства матрицы; • Пигменты для окрашивания. • Длительность эксплуатации стабилизированных материалов значительно возрастает. Срок наступления хрупкости полиэтилена, стабилизированного сажей, составляет свыше 5 лет. Радиационная стойкость полимеров • Под действием ионизирующих излучений в полимерах происходит ионизация и возбуждение, которые сопровождаются разрывом химической связи и образованием свободных радикалов. • Наиболее важным являются процессы сшивания и деструкции. • При сшивании увеличивается молекулярная масса, повышается теплостойкость и механические свойства. • При деструкции, наоборот, молекулярная масса снижается, повышается растворимость, уменьшается прочность. • Для повышения радиационной стойкости в полимеры вводят антирады (ароматические амины, фенолы, дающие эффект рассеяния энергии).