Старение полимеров

Старение – процесс самопроизвольного изменения свойств полимеров при хранении или эксплуатации. Является результатом химических процессов, протекающих под действием кислорода, озона, радиации, температуры, света, механической деформации и т.д., приводящих к деструкции и структурированию.

Решающее значение имеет действие кислорода, остальные факторы играют роль инициаторов окисления.

Старение возможно также за счет испарения из полимерной композиции летучих компонентов (пластификаторов, ингибиторов).

На практике старение обычно происходит под влиянием одновременно действующих различных факторов.

Процессы старения могут быть замедлены путем введения в полимеры противостарителей – ингибиторов. В большинстве случаев они являются антиоксидантами, т.к. ведущую роль при старении играет окисление. К ним относятся ароматические амины (дифениламин, п-аминофенол), фенолы, продукты конденсации альдегидов и кетонов с ароматическими аминами и др. Ингибиторы имеют подвижный атом водорода, который, легко отрываясь от них, насыщает радикалы, образовавшиеся при деструкции полимера, с образованием новых радикалов, стабилизированных большим числом сопряжений с ароматическими кольцами. Новый радикал уже не способен отщеплять водород от макрочастиц и реагирует только путем рекомбинации.

Для защиты от разных видов старения на практике пользуются смесями стабилизаторов. В таких случаях возможно взаимное усиление действия ингибиторов по сравнению с отдельно взятыми компонентами (синергизм) или, наоборот, ослабление их эффективности (антагонизм стабилизаторов).

Защита полимеров может быть достигнута путем сочетания менее стойких полимеров с более стойкими или путем сополимеризации (введения более устойчивых к деструкции звеньев).

Все мы знаем, что за замечательные материалы - эластомеры. Всеми своими превосходными свойствами они обязаны сшиванию. Но сшитые полимеры плохо поддаются переработке. Поэтому в интересах сохранения чистоты нашей планеты, чтобы предотвратить превращения Земли в одну гигантскую свалку, мы разработали новый подход, который заключается в создании термопластичных эластомеров. Идея, благодаря которой стало возможно создание термопластичных эластомеров, состоит в использовании обратимого сшивания.

Обычные сшитые полимеры невозможно повторно использовать, поскольку они не плавятся. А не плавятся они потому, что при сшивании все макромолекулы полимера связываются воедино, поэтому-то материал и не может течь.

Здесь-то и появляется идея об использовании обратимого сшивания. Обычное сшивание возникает благодаря ковалентным связям, которые возникают между различными молекулами полимера, соединяя их в одну молекулу. При обратимом сшивании используются не ковалентные, а вторичные взаимодействия между молекулами полимера для их соединения в одно целое. К вторичным взаимодействиям относятся водородная и ионная связи.

Прелесть использования нековалентных взаимодействий для образования связей между молекулами заключается в том, что при нагревании материала эти связи разрываются. Это позволяет обрабатывать такой материал и, что еще важнее, повторно его использовать. Когда материал остывает, межмолекулярные связи восстанавливаются.

Для создания таких материалов было исследовано два подхода, с использованием иономеров и блочных сополимеров.