عادة لا يمكن فصل تقادم مواد البوليمر المطاطي عن غرفة اختبار التقادم. الغرفة اختبار شيخوخة الأوزونهي معدات اختبار أساسية للمواد المطاطية. يمكن لغرفة اختبار تقادم الأوزون اكتشاف موثوقية المنتجات المطاطية، والكشف عن عيوبها، ومن ثم تحسين وتعزيز القدرة التنافسية للمنتج، وبالتالي مساعدة الشركات على التحكم في التكاليف وزيادة الأرباح.
BOTO هي شركة تصنيع متخصصة في إنتاج معدات الاختبار البيئي مع أكثر من 20 عامًا من الخبرة الصناعية.سلسلة غرف اختبار درجة الحرارة والرطوبة، سلسلة غرف اختبار الشيخوخة، آلة الاختبار البيئي الميكانيكيةوسلسلة أخرى من غرف الاختبار هي منتجاتنا المفيدة. إذا كان لديك أي احتياجات، يرجى الاتصال بنا في الوقت المناسب.
تشمل مواد البوليمر البلاستيك والمطاط والألياف والأفلام والمواد اللاصقة والطلاء. ونظرًا لخصائصها المحتملة العديدة التي تتفوق على المواد الإنشائية التقليدية، فإنها تستخدم بشكل متزايد في المجالات العسكرية والمدنية. مواد البوليمر خفيفة الوزن، عالية القوة، جيدة في مقاومة التآكل، ولها خصائص وقائية جيدة. يتم استخدامها على نطاق واسع في الطيران والسيارات والسفن والبنية التحتية والمنتجات العسكرية وغيرها من المجالات.
ومع ذلك، أثناء المعالجة والتخزين والاستخدام، وبسبب التأثيرات المشتركة للعوامل الداخلية والخارجية مثل الضوء والحرارة والأكسجين والماء والإشعاع عالي الطاقة والتآكل الكيميائي والبيولوجي، فإن التركيب الكيميائي وبنية مواد البوليمر سوف تخضع لعملية تغيير. سلسلة من التغييرات، وسوف تتدهور الخصائص الفيزيائية أيضًا وفقًا لذلك، مثل التصلب، والالتصاق، والهشاشة، وتغير اللون، وفقدان القوة، وما إلى ذلك. وتسمى هذه الظاهرة شيخوخة مواد البوليمر. يشير جوهر شيخوخة مادة البوليمر إلى التغيرات في البنية الفيزيائية أو البنية الكيميائية، والتي تتجلى في الانخفاض التدريجي في أداء المادة وفقدان قيمتها الاستخدامية الواجبة.
أصبح تقادم مواد البوليمر وفشلها إحدى القضايا الرئيسية التي تحد من مواصلة تطوير وتطبيق مواد البوليمر.
ظاهرة الشيخوخة
بسبب اختلاف أنواع البوليمر وظروف الاستخدام المختلفة، هناك ظواهر وخصائص مختلفة للشيخوخة. على سبيل المثال، يتغير لون الأفلام البلاستيكية الزراعية، وتصبح هشة، وتقل شفافيتها بعد تعرضها للشمس والمطر؛ يطور زجاج شبكي للطيران خطوطًا فضية ويقلل من الشفافية بعد الاستخدام طويل الأمد؛ تفقد المنتجات المطاطية مرونتها، أو تتصلب، أو تتشقق، أو تصبح ناعمة ولزجة بعد الاستخدام طويل الأمد؛ يفقد الطلاء اللمعان والمساحيق والفقاعات والقشور بعد الاستخدام طويل الأمد. ويمكن تلخيص ظاهرة الشيخوخة في التغيرات الأربعة التالية:
1. التغيرات في المظهر
البقع، البقع، الخطوط الفضية، الشقوق، الصقيع، البودرة، اللزوجة، الاعوجاج، عيون السمكة، التجاعيد، الانكماش، الحارقة، التشوه البصري، وتغيرات في اللون البصري.
2. التغيرات في الخصائص الفيزيائية
بما في ذلك التغيرات في الذوبان، والتورم، والخصائص الريولوجية، ومقاومة البرد، ومقاومة الحرارة، ونفاذية الماء، ونفاذية الهواء.
3. التغيرات في الخواص الميكانيكية
التغيرات في الخصائص مثل قوة الشد، قوة الانحناء، قوة القص، قوة التأثير، الاستطالة النسبية، واسترخاء الإجهاد.
4. التغيرات في الخواص الكهربائية
مثل التغيرات في مقاومة السطح، ومقاومة الحجم، وثابت العزل الكهربائي، وقوة الانهيار الكهربائي.
عوامل الشيخوخة
ترتبط الخصائص الفيزيائية لمواد البوليمر ارتباطًا وثيقًا بتركيبها الكيميائي وبنيتها الإجمالية. التركيب الكيميائي عبارة عن بنية طويلة السلسلة من الجزيئات الكبيرة المرتبطة بروابط تساهمية، والبنية الكلية هي بنية مكانية يتم فيها ترتيب وتكديس العديد من الجزيئات الكبيرة بواسطة قوى جزيئية، مثل القوى الجزيئية البلورية وغير المتبلورة وغير المتبلورة.
تشمل القوى الجزيئية التي تحافظ على البنية الكلية قوى الرابطة الأيونية، وقوى الرابطة المعدنية، وقوى الرابطة التساهمية، وقوى فان دير فالس. يمكن أن تسبب العوامل البيئية تغيرات في القوى بين الجزيئات، وحتى كسر السلسلة أو تساقط مجموعات معينة، مما يؤدي في النهاية إلى تدمير البنية الإجمالية للمادة وتغيير الخصائص الفيزيائية للمادة. عادة ما يكون هناك عاملان يؤثران على عمر مواد البوليمر: العوامل الداخلية والعوامل الخارجية.
العوامل الداخلية
1. التركيب الكيميائي للبوليمرات
يرتبط شيخوخة البوليمرات ارتباطًا وثيقًا ببنيتها الكيميائية. تتأثر الأجزاء الضعيفة من البنية الكيميائية بسهولة بالعوامل الخارجية وتتكسر لتصبح جذور حرة. هذا الجذر الحر هو نقطة البداية لبدء تفاعلات الجذور الحرة.
2. الشكل المادي
يتم ترتيب بعض الروابط الجزيئية للبوليمرات بالترتيب، في حين أن بعضها الآخر غير منتظم. الروابط الجزيئية مرتبة بشكل منظم يمكن أن تشكل مناطق بلورية، والروابط الجزيئية مرتبة بشكل غير منتظم هي مناطق غير متبلورة. مورفولوجية العديد من البوليمرات ليست موحدة، ولكنها شبه بلورية، مع كل من المناطق البلورية وغير المتبلورة. يبدأ تفاعل الشيخوخة من المنطقة غير المتبلورة.
3. انتظام مجسمة
يرتبط الانتظام المجسم للبوليمر ارتباطًا وثيقًا ببلورته. بشكل عام، تتمتع البوليمرات العادية بمقاومة أفضل للشيخوخة مقارنة بالبوليمرات العشوائية.
4. الوزن الجزيئي وتوزيعه العام
الوزن الجزيئي للبوليمر ليس له علاقة بالشيخوخة، ولكن توزيع الوزن الجزيئي له تأثير كبير على أداء الشيخوخة للبوليمر. كلما كان التوزيع أوسع، كان من الأسهل التقدم في العمر، لأنه كلما كان التوزيع أوسع، زادت المجموعات النهائية، وأصبح من الأسهل التسبب في تفاعلات الشيخوخة.
5. تتبع الشوائب المعدنية والشوائب الأخرى
عندما تتم معالجة البوليمرات، فإنها تتلامس مع المعادن، وقد يتم خلط المعادن النزرة، أو قد تبقى بعض المحفزات المعدنية أثناء البلمرة، مما سيؤثر على بدء الأكسدة الذاتية (أي التقادم).
عوامل خارجية
1. تأثير درجة الحرارة
مع ارتفاع درجة الحرارة، تتكثف حركة سلاسل البوليمر. بمجرد تجاوز طاقة تفكك الروابط الكيميائية، سيؤدي ذلك إلى تدهور حراري لسلاسل البوليمر أو تساقط المجموعة. في الوقت الحاضر، هناك عدد كبير من التقارير الأدبية حول التحلل الحراري للمواد البوليمرية؛ عندما تنخفض درجة الحرارة، غالبا ما تتأثر الخواص الميكانيكية للمادة. تشمل نقاط درجة الحرارة الحرجة المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالخواص الميكانيكية درجة حرارة التزجج T، ودرجة حرارة التدفق اللزج Tf، ونقطة الانصهار Tm. يمكن تقسيم الحالة الفيزيائية للمادة إلى حالة زجاجية وحالة مرنة عالية وحالة تدفق لزج.
2. تأثير الرطوبة
يمكن أن يعزى تأثير الرطوبة على مواد البوليمر إلى تورم وذوبان الماء على المادة، مما يغير القوى الجزيئية التي تحافظ على البنية الإجمالية لمادة البوليمر، وبالتالي تدمير الحالة الإجمالية للمادة. خاصة بالنسبة للبوليمرات غير المتبلورة غير المترابطة، فإن تأثير الرطوبة واضح للغاية، مما سيؤدي إلى تضخم مادة البوليمر أو حتى تفككها في الحالة الإجمالية، وبالتالي الإضرار بأداء المادة؛ بالنسبة للمواد البلاستيكية أو الألياف البلورية، نظرًا لوجود قيود على اختراق الماء، فإن تأثير الرطوبة ليس واضحًا جدًا.
3. تأثير الأكسجين
الأكسجين هو السبب الرئيسي لشيخوخة مواد البوليمر. بسبب نفاذية الأكسجين، تكون البوليمرات البلورية أكثر مقاومة للأكسدة من البوليمرات غير المتبلورة. يهاجم الأكسجين أولاً الروابط الضعيفة في السلسلة الرئيسية للبوليمرات، مثل الروابط المزدوجة أو مجموعات الهيدروكسيل أو مجموعات الهيدروجين أو الذرات الموجودة على ذرات الكربون الثلاثية، مما يشكل جذور البوليمر البيروكسيل أو البيروكسيدات، ثم يتسبب في كسر السلسلة الرئيسية عند هذا الموضع. في الحالات الشديدة، ينخفض الوزن الجزيئي للبوليمر بشكل ملحوظ، وتنخفض درجة حرارة التزجج، ويصبح البوليمر لزجًا. في وجود بعض البادئات أو العناصر المعدنية الانتقالية التي تتحلل بسهولة إلى جذور حرة، يكون هناك ميل إلى تكثيف تفاعل الأكسدة.
4. التشيخ الضوئي
يعتمد تعرض البوليمر للضوء وتسبب في كسر السلسلة الجزيئية على الحجم النسبي للطاقة الضوئية وطاقة التفكك وحساسية التركيب الكيميائي للبوليمر للموجات الضوئية. ونظرًا لوجود طبقة الأوزون والغلاف الجوي على سطح الأرض، فإن نطاق الطول الموجي لضوء الشمس الذي يمكن أن يصل إلى الأرض يتراوح بين 290 نانومتر و4300 نانومتر. فقط موجات الضوء في المنطقة فوق البنفسجية لديها طاقة موجة ضوئية أكبر من طاقة تفكك الرابطة الكيميائية، مما يؤدي إلى كسر الروابط الكيميائية للبوليمرات.
على سبيل المثال، يمكن امتصاص الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية التي تتراوح من 300 نانومتر إلى 400 نانومتر بواسطة البوليمرات التي تحتوي على مجموعات الكربونيل والروابط المزدوجة، مما يتسبب في كسر السلاسل الجزيئية الكبيرة، وتغيير الهياكل الكيميائية، وتدهور خصائص المواد؛ يتمتع البولي إيثيلين تيريفثاليت بامتصاص قوي للأشعة فوق البنفسجية بطول 280 نانومتر، ومنتجات التحلل هي بشكل أساسي ثاني أكسيد الكربون، وH، وCH؛ البولي أوليفينات التي تحتوي على روابط CC فقط لا تمتص الأشعة فوق البنفسجية، ولكن في وجود كمية صغيرة من الشوائب، مثل مجموعات الكربونيل، والروابط غير المشبعة، ومجموعات هيدرو بيروكسيد، وبقايا المحفز، والهيدروكربونات العطرية، والعناصر المعدنية الانتقالية، يمكنها تعزيز الأكسدة الضوئية تفاعل البولي أوليفينات
5. تأثير الوسائط الكيميائية
لا يمكن للوسائط الكيميائية أن تلعب دورًا إلا عندما تخترق الجزء الداخلي من مواد البوليمر. وتشمل هذه التأثيرات الروابط التساهمية والروابط الثانوية. يتجلى تأثير الروابط التساهمية في انقسام السلسلة، أو التشابك، أو الإضافة، أو مزيج من هذه التأثيرات لسلاسل البوليمر. هذه عملية كيميائية لا رجعة فيها. على الرغم من أن تدمير الروابط الثانوية بواسطة الوسائط الكيميائية لا يسبب تغيرات في التركيب الكيميائي، إلا أن التركيب الكلي للمادة سيتغير، مما يسبب تغييرات مقابلة في خواصها الفيزيائية.
تعد التغيرات الفيزيائية مثل تكسير الإجهاد البيئي، وتكسير الذوبان، واللدائن من المظاهر النموذجية لشيخوخة الوسط الكيميائي لمواد البوليمر.
طريقة القضاء على تشقق الذوبان هي التخلص من الضغط الداخلي للمادة. التلدين بعد تشكيل المادة يساعد على التخلص من الضغط الداخلي للمادة. يحدث التلدين عندما يكون الوسط السائل على اتصال مستمر مع مادة البوليمر. التفاعل بين البوليمر ووسط الجزيء الصغير يحل جزئيًا محل التفاعل بين البوليمرات، مما يجعل حركة أجزاء سلسلة البوليمر أسهل، وهو ما يتجلى في انخفاض درجة حرارة التزجج، وانخفاض في القوة والصلابة ومعامل المرونة للبوليمر. المادة وزيادة الاستطالة عند الكسر.
6. الشيخوخة البيولوجية
نظرًا لأن المنتجات البلاستيكية تقريبًا تستخدم مجموعة متنوعة من الإضافات أثناء عملية المعالجة، فإنها غالبًا ما تصبح مصدرًا لتغذية العفن. عندما ينمو العفن فإنه يمتص العناصر الغذائية الموجودة على سطح البلاستيك وداخله ويتحول إلى غزل فطري وهو موصل أيضًا، وبالتالي يقلل من عزل البلاستيك ويتغير وزنه ويتقشر في الحالات الشديدة. تحتوي مستقلبات نمو العفن على أحماض عضوية وسموم، مما يجعل سطح البلاستيك لزجًا ومتغير اللون وهشًا ويقلل من نعومته، كما سيؤدي أيضًا إلى إصابة الأشخاص الذين لديهم اتصال طويل الأمد بمثل هذه المواد البلاستيكية المتعفنة بالأمراض.
يمكن معالجة البوليمرات الطبيعية متعددة السكاريد ومركباتها المعدلة إلى أغشية وصفائح وحاويات ومنتجات رغوية قابلة للتحلل، وما إلى ذلك، من خلال المزج والتعديل مع المواد البلاستيكية العامة. يمكن تحلل نفاياتها تدريجيًا إلى مركبات جزيئية صغيرة من خلال تدخل إنزيمات تحلل البوليمر الطبيعي متعدد السكاريد مثل الأميليز الموجودة على نطاق واسع في البيئة الطبيعية، وتتحلل أخيرًا إلى ثاني أكسيد الكربون والماء الخالي من التلوث، وتعود إلى المحيط الحيوي. وبناء على هذه المزايا، فإن مركبات البوليمر الطبيعية متعددة السكاريد الممثلة بالنشا لا تزال عنصرا هاما في المواد البلاستيكية القابلة للتحلل.
مجموعة بوتو المحدودة. هي شركة متخصصة في تصنيع أنواع مختلفة من معدات الاختبار لأكثر من 20 عامًا.
إذا كان لديك أي أسئلة، مرحبا بكم في المصنع للحصول على التوجيه!