Είμαστε σε επαφή με πλαστικά ή άλλα πολυμερή και συχνά ακούμε για αντιοξειδωτικά. Μπορεί επίσης να είναι κατανοητό ότι τα αντιοξειδωτικά χρησιμοποιούνται για αντι-οξείδωση και αντιγήρανση, αλλά πιθανότατα τα περισσότερα από αυτά δεν κατανοούν τον μηχανισμό. Σήμερα, θα μάθουμε τις αιτίες, τους μηχανισμούς και τις λύσεις της γήρανσης των πολυμερών υλικών.
Τι είναι η οξείδωση;
Η οξείδωση, υπό στενή έννοια, αναφέρεται στη χημική αντίδραση μεταξύ οξυγόνου και άλλων υλικών στοιχείων. Είναι επίσης μια σημαντική διαδικασία χημικής μονάδας. Με μια ευρεία έννοια, η οξείδωση αναφέρεται στη διαδικασίαμητέραlαπώλεια ηλεκτρονίων (αύξηση αριθμού οξείδωσης).
Δημοφιλής εξήγηση: κιτρίνισμα, γήρανση, σκλήρυνση, ευθραυστότητα, μαλάκωμα, θαμπό, σκουριά και άλλα φαινόμενα που προκαλούνται από τον άνεμο, τη βροχή, το οξυγόνο στον αέρα, την υδάτινη δύναμη και τη διάβρωση του ανέμου μπορούν να ταξινομηθούν κατά προσέγγιση ως οξείδωση.
Το καλύτερο παράδειγμα είναι ότι το μήλο μετά την κοπή εκτίθεται στον αέρα για μια χρονική περίοδο και σταδιακά γίνεται κίτρινο.
Στην πραγματικότητα, όχι μόνο τα μήλα θα οξειδωθούν, αλλά και το δέρμα μας. Τα πλαστικά προϊόντα και τα πολυμερή θα οξειδωθούν και θα ωριμάσουν!
Η γήρανση είναι μια καθολική διαδικασία στη φύση. Η πιο κοινή διαδικασία γύρω μας είναι η διαδικασία της ζωής από τη γέννηση, την ανάπτυξη και τη γήρανση, η οποία είναι η πιο τυπική διαδικασία γήρανσης.
Το πολυμερές είναι το ίδιο. Κατά τη διαδικασία επεξεργασίας και χρήσης, λόγω της συνολικής επίδρασης της θερμότητας, του οξυγόνου, του νερού, του φωτός, του μικροοργανισμού, του χημικού μέσου και άλλων περιβαλλοντικών παραγόντων, η χημική σύνθεση και η δομή των πολυμερών υλικών θα υποστούν μια σειρά αλλαγών και τις φυσικές ιδιότητες αντίστοιχα θα επιδεινωθεί, όπως σκλήρυνση, ιξώδες, ευθραυστότητα, αποχρωματισμός, απώλεια αντοχής και ούτω καθεξής. Αυτές οι αλλαγές και τα φαινόμενα ονομάζονται γήρανση.
Ποια είναι τα μειονεκτήματα της γήρανσης του μοριακού πολυμερούς;
1. Μειώστε τις μηχανικές ιδιότητες
2. Αποχρωματισμός
3. Μειώστε τη διαφάνεια
4. Κιτρίνισμα και γήρανση
5. Τρέλα
6. Οσμή (αλκοόλες, αλδεϋδες, κετόνες) ·
Γήρανση πολυμερών, ποιοι παράγοντες ευθύνονται;
1. Δομή πολυμερούς: η δομή του διπλού δεσμού και του δακτυλίου βενζολίου δεν είναι αρκετά σταθερή, κάτι που είναι εύκολο να οδηγήσει σε αποσύνθεση και κιτρίνισμα του πολυμερούς
2. Υπολειμματικές ακαθαρσίες στη σύνθεση πολυμερών: υπεροξείδια και μεταλλικά ιόντα οδηγούν σε αποικοδόμηση και κιτρίνισμα του πολυμερούς
3. Οξυγόνο (αέρας): η παρουσία οξυγόνου και όζοντος προκαλεί την αποσύνθεση των πολυμερών
4. Ενέργεια: μηχανικό στρες, θερμότητα, υπεριώδες
5. Ατμοσφαιρική ρύπανση: NOx, Sox
6. Νερό, υγρασία: μπορεί να οδηγήσει σε διάλυση και καθίζηση. βιολογία: υποβάθμιση που προκαλείται από βιολογικό ένζυμο
Γιατί μεγαλώνουν τα πολυμερή;
Το πολυμερές θα σχηματίσει μόρια διεγερμένης κατάστασης υπό τη δράση θερμότητας ή φωτός. Όταν η ενέργεια είναι αρκετά υψηλή, η μοριακή αλυσίδα θα σπάσει για να σχηματίσει ελεύθερες ρίζες, οι οποίες μπορούν να σχηματίσουν αλυσιδωτή αντίδραση στο πολυμερές, να συνεχίσουν να προκαλούν αποικοδόμηση και μπορεί επίσης να προκαλέσουν διασύνδεση.
Ένοχος: ελεύθερη ρίζα R ·
Εάν υπάρχει οξυγόνο ή όζον στο περιβάλλον, μια σειρά αντιδράσεων οξείδωσης θα προκληθεί για το σχηματισμό των υδροϋπεροξειδίων (ROOH) και περαιτέρω αποσύνθεση σε καρβονύλια.
Εάν υπάρχουν υπολείμματα ιόντων μετάλλου καταλύτη στο πολυμερές, ή μεταλλικά ιόντα όπως χαλκός, σίδηρος, μαγγάνιο, κοβάλτιο κ.λπ. εισάγονται στο πολυμερές κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας και χρήσης, η οξειδωτική αποικοδόμηση του πολυμερούς θα επιταχυνθεί.
