Penuaan bahan polimer karet biasanya tidak terlepas dari ruang uji penuaan. Ituruang uji penuaan ozonadalah alat uji penting untuk bahan karet. Ruang uji penuaan ozon dapat mendeteksi keandalan produk karet, mendeteksi cacatnya, dan kemudian meningkatkan serta meningkatkan daya saing produk, sehingga membantu perusahaan mengendalikan biaya dan meningkatkan keuntungan.
BOTO adalah produsen yang mengkhususkan diri dalam produksi peralatan pengujian lingkungan dengan pengalaman industri lebih dari 20 tahun.Seri ruang uji suhu dan kelembaban, seri ruang uji penuaan, mesin uji lingkungan mekanisdan rangkaian ruang uji lainnya adalah produk unggulan kami. Jika Anda memiliki kebutuhan, silakan hubungi kami tepat waktu.
Bahan polimer meliputi plastik, karet, serat, film, perekat dan pelapis. Karena banyaknya potensi sifat-sifatnya yang lebih unggul dibandingkan bahan struktural tradisional, bahan ini semakin banyak digunakan di bidang militer dan sipil. Bahan polimer ringan, berkekuatan tinggi, tahan korosi, dan memiliki sifat pelindung yang baik. Mereka banyak digunakan dalam penerbangan, mobil, kapal, infrastruktur, produk militer dan bidang lainnya.
Namun, selama pemrosesan, penyimpanan dan penggunaan, karena efek gabungan dari faktor internal dan eksternal seperti cahaya, panas, oksigen, air, radiasi energi tinggi, erosi kimia dan biologis, komposisi kimia dan struktur bahan polimer akan mengalami perubahan. serangkaian perubahan, dan sifat fisiknya juga akan menurun, seperti pengerasan, lengket, kerapuhan, perubahan warna, kehilangan kekuatan, dll. Fenomena ini disebut penuaan bahan polimer. Inti dari penuaan bahan polimer mengacu pada perubahan struktur fisik atau struktur kimia, yang diwujudkan sebagai penurunan bertahap dalam kinerja bahan dan hilangnya nilai guna.
Penuaan dan kegagalan bahan polimer telah menjadi salah satu masalah utama yang membatasi pengembangan dan penerapan bahan polimer lebih lanjut.
Fenomena penuaan
Karena varietas polimer yang berbeda dan kondisi penggunaan yang berbeda, terdapat fenomena dan karakteristik penuaan yang berbeda. Misalnya, film plastik pertanian berubah warna, menjadi rapuh, dan mengurangi transparansi setelah terkena sinar matahari dan hujan; kaca plexiglass penerbangan menimbulkan garis-garis perak dan mengurangi transparansi setelah penggunaan jangka panjang; produk karet kehilangan elastisitasnya, mengeras, retak, atau menjadi lunak dan lengket setelah penggunaan jangka panjang; cat kehilangan kilap, bubuk, gelembung, dan terkelupas setelah penggunaan jangka panjang. Fenomena penuaan dapat diringkas menjadi empat perubahan berikut:
1. Perubahan penampilan
Noda, bintik, guratan perak, retak, beku, berbubuk, lengket, melengkung, mata ikan, keriput, susut, hangus, distorsi optik, dan perubahan warna optik.
2. Perubahan sifat fisik
Termasuk perubahan kelarutan, pengembangan, sifat reologi, dan ketahanan dingin, ketahanan panas, permeabilitas air, dan permeabilitas udara.
3. Perubahan sifat mekanik
Perubahan sifat seperti kekuatan tarik, kekuatan lentur, kekuatan geser, kekuatan impak, perpanjangan relatif, dan relaksasi tegangan.
4. Perubahan sifat kelistrikan
Seperti perubahan tahanan permukaan, tahanan volume, konstanta dielektrik, dan kekuatan tembus listrik.
Faktor penuaan
Sifat fisik bahan polimer berkaitan erat dengan struktur kimia dan struktur agregatnya. Struktur kimia merupakan struktur rantai panjang makromolekul yang dihubungkan melalui ikatan kovalen, dan struktur agregat merupakan struktur spasial dimana banyak makromolekul tersusun dan bertumpuk oleh gaya molekul, seperti kristal, amorf, dan kristal-amorf.
Gaya antarmolekul yang mempertahankan struktur agregat meliputi gaya ikatan ionik, gaya ikatan logam, gaya ikatan kovalen, dan gaya van der Waals. Faktor lingkungan dapat menyebabkan perubahan gaya antarmolekul, bahkan putusnya rantai atau terlepasnya gugus tertentu, yang pada akhirnya akan menghancurkan struktur agregat material dan mengubah sifat fisik material. Biasanya ada dua faktor yang mempengaruhi penuaan bahan polimer: faktor internal dan faktor eksternal.
Faktor internal
1. Struktur kimia polimer
Penuaan polimer berkaitan erat dengan struktur kimianya. Bagian struktur kimia yang memiliki ikatan lemah mudah dipengaruhi oleh faktor eksternal dan pecah menjadi radikal bebas. Radikal bebas inilah yang menjadi titik awal timbulnya reaksi radikal bebas.
2. Bentuk fisik
Beberapa ikatan molekul polimer tersusun secara berurutan, sementara yang lain tidak teratur. Ikatan molekul yang tersusun teratur dapat membentuk daerah kristal, dan ikatan molekul yang tersusun tidak teratur membentuk daerah amorf. Morfologi banyak polimer tidak seragam, melainkan semikristalin, dengan area kristalin dan amorf. Reaksi penuaan dimulai dari area amorf.
3. Keteraturan stereoskopis
Keteraturan stereoskopis suatu polimer berkaitan erat dengan kristalinitasnya. Umumnya, polimer biasa memiliki ketahanan penuaan yang lebih baik dibandingkan polimer acak.
4. Berat molekul dan distribusi umumnya
Berat molekul suatu polimer tidak ada hubungannya dengan penuaan, tetapi distribusi berat molekul mempunyai pengaruh yang besar terhadap kinerja penuaan polimer. Semakin luas sebarannya maka semakin mudah terjadi penuaan, karena semakin luas sebarannya maka semakin banyak kelompok akhir, dan semakin mudah menimbulkan reaksi penuaan.
5. Melacak kotoran logam dan kotoran lainnya
Ketika polimer diproses, polimer tersebut bersentuhan dengan logam, dan sisa logam dapat tercampur di dalamnya, atau beberapa katalis logam mungkin tertinggal selama polimerisasi, yang akan mempengaruhi inisiasi autooksidasi (yaitu penuaan).
Faktor eksternal
1. Pengaruh suhu
Ketika suhu meningkat, pergerakan rantai polimer meningkat. Jika energi disosiasi ikatan kimia terlampaui, maka akan menyebabkan degradasi termal rantai polimer atau pelepasan gugus. Saat ini, terdapat banyak laporan literatur tentang degradasi termal bahan polimer; ketika suhu menurun, sifat mekanik material sering kali terpengaruh. Titik suhu kritis yang berkaitan erat dengan sifat mekanik antara lain suhu transisi gelas T, suhu aliran kental Tf dan titik leleh Tm. Keadaan fisik material dapat dibagi menjadi keadaan kaca, keadaan elastis tinggi dan keadaan aliran kental.
2. Pengaruh kelembaban udara
Pengaruh kelembaban pada bahan polimer dapat dikaitkan dengan pembengkakan dan pelarutan air pada bahan, yang mengubah gaya antarmolekul yang menjaga struktur agregat bahan polimer, sehingga merusak keadaan agregat bahan. Khusus untuk polimer amorf yang tidak terikat silang, pengaruh kelembapan sangat nyata, yang akan menyebabkan bahan polimer membengkak atau bahkan hancur dalam keadaan agregat, sehingga merusak kinerja bahan; untuk plastik atau serat kristal, karena adanya pembatasan penetrasi air, pengaruh kelembapan tidak terlalu jelas.
3. Pengaruh oksigen
Oksigen adalah penyebab utama penuaan bahan polimer. Karena permeabilitas oksigen, polimer kristal lebih tahan terhadap oksidasi dibandingkan polimer amorf. Oksigen pertama-tama menyerang mata rantai lemah pada rantai utama polimer, seperti ikatan rangkap, gugus hidroksil, gugus hidrogen, atau atom pada atom karbon tersier, membentuk radikal peroksil polimer atau peroksida, dan kemudian menyebabkan putusnya rantai utama pada posisi ini. Dalam kasus yang parah, berat molekul polimer menurun secara signifikan, suhu transisi gelas menurun, dan polimer menjadi lengket. Dengan adanya inisiator atau unsur logam transisi tertentu yang mudah terurai menjadi radikal bebas, terdapat kecenderungan untuk mengintensifkan reaksi oksidasi.
4. Penuaan foto
Apakah polimer terkena cahaya dan menyebabkan putusnya rantai molekul bergantung pada ukuran relatif energi cahaya dan energi disosiasi serta sensitivitas struktur kimia polimer terhadap gelombang cahaya. Akibat adanya lapisan ozon dan atmosfer di permukaan bumi, maka rentang panjang gelombang sinar matahari yang dapat mencapai permukaan bumi adalah antara 290nm hingga 4300nm. Hanya gelombang cahaya pada daerah ultraviolet yang memiliki energi gelombang cahaya lebih besar dari energi disosiasi ikatan kimia, sehingga akan menyebabkan putusnya ikatan kimia polimer.
Misalnya, panjang gelombang ultraviolet 300nm hingga 400nm dapat diserap oleh polimer yang mengandung gugus karbonil dan ikatan rangkap, menyebabkan putusnya rantai makromolekul, perubahan struktur kimia, dan sifat material menurun; polietilen tereftalat memiliki daya serap yang kuat terhadap sinar ultraviolet 280nm, dan produk degradasinya terutama CO, H, dan CH; poliolefin yang hanya mengandung ikatan CC tidak menyerap sinar ultraviolet, tetapi dengan adanya sejumlah kecil pengotor, seperti gugus karbonil, ikatan tak jenuh, gugus hidroperoksida, residu katalis, hidrokarbon aromatik, dan unsur logam transisi, poliolefin dapat mendorong fotooksidasi reaksi poliolefin.
5. Pengaruh media kimia
Media kimia hanya dapat berperan jika menembus bagian dalam bahan polimer. Efek ini termasuk obligasi kovalen dan obligasi sekunder. Pengaruh ikatan kovalen diwujudkan dalam bentuk pemotongan rantai, ikatan silang, penambahan, atau kombinasi dari efek rantai polimer ini. Ini adalah proses kimia yang tidak dapat diubah; Meskipun penghancuran ikatan sekunder oleh media kimia tidak menyebabkan perubahan struktur kimia, struktur agregat material akan berubah sehingga menyebabkan perubahan sifat fisiknya.
Perubahan fisik seperti retak akibat tekanan lingkungan, retak disolusi, dan plastisisasi merupakan manifestasi khas dari penuaan medium kimiawi pada bahan polimer.
Cara untuk menghilangkan keretakan disolusi adalah dengan menghilangkan tegangan internal material. Annealing setelah material terbentuk kondusif untuk menghilangkan tekanan internal material. Plastisisasi adalah ketika media cair bersentuhan terus menerus dengan bahan polimer. Interaksi antara polimer dan media molekul kecil sebagian menggantikan interaksi antar polimer, sehingga segmen rantai polimer lebih mudah untuk dipindahkan, yang diwujudkan dalam bentuk penurunan suhu transisi gelas, penurunan kekuatan, kekerasan dan modulus elastisitas. material, dan peningkatan perpanjangan putus.
6. Penuaan biologis
Karena hampir semuanya produk plastik menggunakan berbagai bahan tambahan selama proses pengolahannya, seringkali menjadi sumber nutrisi bagi jamur. Ketika jamur tumbuh, ia menyerap nutrisi pada permukaan dan bagian dalam plastik dan menjadi miselium, yang juga merupakan konduktor, sehingga mengurangi isolasi plastik, mengubah beratnya, dan dalam kasus yang parah terkelupas. Metabolit pertumbuhan jamur mengandung asam organik dan racun yang akan membuat permukaan plastik menjadi lengket, berubah warna, rapuh, dan mengurangi kehalusannya, serta menyebabkan orang yang bersentuhan lama dengan plastik berjamur tersebut tertular penyakit.
Polimer alami polisakarida dan senyawanya yang dimodifikasi dapat diolah menjadi film sekali pakai, lembaran, wadah, produk busa, dll. yang dapat terurai melalui pencampuran dan modifikasi dengan plastik umum. Limbahnya dapat dihidrolisis secara bertahap menjadi senyawa molekul kecil melalui intervensi enzim pengurai polimer alami polisakarida seperti amilase yang banyak terdapat di lingkungan alam, dan akhirnya terurai menjadi karbon dioksida dan air bebas polusi, dan kembali ke biosfer. Berdasarkan keunggulan tersebut, senyawa polimer alami polisakarida yang diwakili oleh pati masih merupakan komponen penting dari plastik yang dapat terurai.
BOTO GROUP LTD. adalah produsen profesional berbagai jenis peralatan pengujian selama lebih dari 20 tahun.
Jika Anda memiliki pertanyaan, selamat datang di pabrik kami untuk mendapatkan panduan!