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 С. п.

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 С. п.- это процессы, приводящие к изменению ММР (разрыв хим. связей, сшивание, доотверждение), полимераналогичные превращения, окисление. Изменение состава полимера при химическом С. п. может приводить к образованию существенно неравновесных структур, росту локальных напряжений, образованию трещин и т. п.

К физическому С. п. 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 С. п., сопровождающееся изменением локальных надмолекулярных структур, степени кристалличности и т. п. В сложных полимерных материалах (композиты, лакокрасочные покрытия, ткани) физическое С. п. вызывает перераспределение компонентов, изменяет прочность адгезионных связей между макроско-пич. составляющими.

Механизм процессов, протекающих при С. п., определяет изменение во времени tпоказателя 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 Xусловий С. п. 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 С. п. 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 С. п. 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 С. п., световое, или фотостарение, радиационное С. п., мех. и хим. деструкцию, биологическое С. п. Особо следует отметить С. п. под действием широко распространенных комплексов внеш. факторов, таких, как климат (климатическое С. п.), космос, а также сочетание любых видов С. п. с окислением кислородом воздуха (напр., термоокислительное и фо-тоокислительное С. п.). Выделяют также спец. виды С. п. в условиях переработки, истирания, абляции, хранения, транспортирования и т. п.

Термическое С. п. обусловлено нагреванием полимера в отсутствие О 2 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 С. п. 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 С. п. 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 С. п. с двойными связями; г) к-т и оснований, вызывающих, в частности, гидролиз эфирных и амидных связей.

При биологическом С. п. 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 С. п. применяют разл. способы стабилизации полимеров.

В исследоват. целях С. п. 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.


Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.

Смотреть что такое "СТАРЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ" в других словарях:

  • Старение полимеров — – самопроизвольное необратимое изменение важнейших технических характеристик, происходящее в результате сложных химических и физических процессов, развивающихся в материале при эксплуатации и хранении. Причинами старения являются свет,… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Старение полимеров —         необратимое изменение свойств полимеров под действием тепла, кислорода, солнечного света, озона, ионизирующих излучений и др. В соответствии с факторами воздействия различают следующие основные виды старения: термическое,… …   Большая советская энциклопедия

  • Старение материалов — медленное самопроизвольное необратимое изменение свойств материалов. Старение происходит под действием теплового движения молекул и атомов, светового и иного излучения, механических воздействий, гравитационных и магнитных полей и других факторов …   Википедия

  • СТАРЕНИЕ — 1) С. сплавов изменение строения и св в металлич. сплавов, протекающее либо в процессе выдержки при комнатной темп ре (естественное С.), либо при нагреве (искусственное С.). Осн. процесс при С. распад пересыщ. твёрдого р ра, получаемого, как… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • СТАБИЛИЗАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ — (от лат. stabilis устойчивый), совокупность методов, применяемых для сохранения комплекса св в полимеров и полимерных материалов в условиях их переработки, хранения и эксплуатации. Часто стабилизацию называют ингибированием. Осн. способ С. п.… …   Химическая энциклопедия

  • Деструкция полимеров —         разрушение макромолекул под действием тепла, кислорода, влаги, света, проникающей радиации, механических напряжений, биологических факторов (например, при воздействии микроорганизмов) и др. В соответствии с фактором воздействия различают… …   Большая советская энциклопедия

  • стабилизаторы полимеров — вещества, которые вводят в состав пластмасс, резин, лаков, красок, клеёв для торможения их старения, происходящего главным образом в результате деструкции. Наиболее важные стабилизаторы полимеров: антиоксиданты, или антиокислители (например,… …   Энциклопедический словарь

  • Стабилизация полимеров —         способ повышения стойкости полимеров к старению, основанный на применении веществ (стабилизаторов), способных тормозить развитие этого процесса. Выбор таких веществ, которые вводят в полимеры при их синтезе или переработке, определяется… …   Большая советская энциклопедия

  • СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОЛИМЕРОВ — вещества, которые вводят в состав пластмасс, резин, лаков, красок, клеев для торможения их старения, происходящего главным образом в результате деструкции. Наиболее важные стабилизаторы полимеров: антиоксиданты, или антиокислители (напр.,… …   Большой Энциклопедический словарь

  • СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОЛИМЕРОВ — вещества, к рые вводят в состав пластмасс, резин, лаков, красок, клеёв для торможения нежелат. изменения их свойств, происходящего гл. обр. в результате деструкции. наиб. важные С. п.: антиоксиданты, или антиокислители (напр., ароматич. амины,… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

Книги