Старение полимеров под действием агрессивных сред

Старение полимеров под действием агрессивных сред

В процессе эксплуатации изделия из полимерных материалов контактируют с различными газами и жидкостями. Если процесс старения полимерного изделия в рабочей среде протекает быстрее, чем в воздушной, то такая среда является агрессивной для данного полимера. Агрессивные среды оказывают на полимерные материалы и изделия из них химическое или физическое воздействие, вызывая изменения структуры.

Под воздействием химических реагентов (кислот, щелочей, некоторых солей, сильных окислителей) происходят реакции расщепления макромолекул. К ним относятся гидролиз, ацилолиз, аминолиз в целлюлозе, полиамидах, полиэфирах. Активность химических сред по отношению к каждому типу полимера определяется концентрацией реагента, температурой среды. Так, полиамиды стойки к разбавленным щелочам и слабым кислотам, но разрушаются концентрированной щелочью и сильными кислотами. Вода, вызывающая при комнатной температуре набухание полиамида, при нагревании вызывает разрыв связей:

Стойкостью к кислотам обладают ПВХ, фторопласт, ПЭ, ФАМ (термореактивный полимер фурфуролацетоновых мономеров), сшитые ФФС. Сильные окислители разрушают практически все полимеры.

Под воздействием физически активных сред, диффундирующих в объем полимера, происходит изменение межмолекулярного взаимодействия. При этом повышается сегментальная подвижность, снижается модуль упругости, прочность, ухудшаются диэлектрические характеристики, увеличиваются размеры изделия.

Примером является снижение показателей механических свойств полиамидов и колебания размерных характеристик полиамидныхизделий, эксплуатируемых во влажной среде (рис. 7. 7). После сушки у изделий из ПА восстанавливаются размеры и механические показатели. Для стабилизации размеров и свойств изделий из полиамидов, работающих во влажной среде, рекомендуется сразу после изготовления проводить и х термообработку в минеральных маслах при 150—160 °С. Это обеспечивает повышение степени кристалличности, затрудняющей диффузию влаги. Введение наполнителей в гидрофильные полимеры также повышает стабильность свойств изделий во влажной среде.

В тех случаях, когда жидкая агрессивная среда сорбируется на поверхности полимерного изделия, происходит понижение поверхностного натяжения, величина которого зависит от условия формования изделия, структуры его поверхностных слоев, уровня остаточных напряжений. Адсорбированная жидкость облегчает образование новых поверхностей. Это приводит к растрескиванию полимерного изделия, его коррозии. К такому типу старения наиболее склонны изделия из аморфных стеклообразных полимеров (ПС, ПК, ПММА). Для повышения стойкости полимерных изделий в поверхностно-активных средах рекомендуется их предварительный отжиг с целью снижения остаточных ориентационных и термоусадочных напряжений.

Старение под действием микроорганизмов и бактерий

При повышенных влажности (90—96 %) и температуре (30—36 °С), характерных для условий тропиков и субтропиков, при отсутствии солнечного света особую роль приобретает устойчивость полимеров к действию микроорганизмов — в основном плесневых грибков. Плесневые грибки развиваются на поверхности изделий из полимеров, содержащих гидролизующийся азот (полиуретаны), ОН- или СНО-группы, а также добавки аналогичного состава, включая древесные наполнители. Миграция добавок из объема полимера на поверхность ускоряет их поглощение плесенью. Ненаполненные и не содержащие добавок полимеры (ПА, ПЭТФ, ПЭ, ПС, ПВХ, ФФС, ПММА, ПАН и др. ), как правило, имеют удовлетворительную или хорошую устойчивость к микроорганизмам.

Устойчивость полимеров к действию микроорганизмов и бактерий повышается введением в них фунгицидов: солей ртути, хлор- и сульфозамещенных фенолов, оксихинолина и его солей с медью.