12.6. Оцінка довговічності. Проблеми екології виробництва та застосування полімерних матеріалів

Широке застосування полімерних матеріалів у будівництві передбачає підвищені вимоги до довговічності їх та надійності при експлуатації.

Однією з найважливіших властивостей полімерних матеріалів є висока корозійна стійкість. Однак і полімерні матеріали не є універсальними. Ступінь їх корозійної стійкості залежить від властивостей, виду, хімічного складу агресивного середовища та умов його впливу.

Вплив агресивного середовища на полімерні матеріали може проявлятися у зміні їхньої структури та властивостей. При цьому матеріал в середині може руйнуватися, але зовні лишатися неушкодженим.

Корозія полімерів — результат подолання сил взаємодії між їх атомами чи молекулами, але може виникати також під впливом різних окиснювальних агентів, термічного, радіаційного, механічного впливу та інших енергетичних факторів, а також при хімічній взаємодії з різними агресивними середовищами. При цьому в полімерах протікають різноманітні деструктивні процеси.

Окиснювальна деструкція полімерів виникає під впливом кисню повітря чи озону. Крім того, у реальних умовах зберігання чи використання матеріалів на полімер впливають сонячні промені, волога, тепло. Зміни, які виникають під їхнім впливом, зумовлюють старіння матеріалів.

На початковій стадії окиснювальної деструкції полімеру починається приєднання кисню до деяких ланок макромолекул. Швидкість цієї реакції визначається хімічним складом ланок, швидкістю дифузії кисню у товщу полімеру та співвідношенням площі поверхні виробу до його об'єму. Таке приєднання кисню викликає утворення різних функціональних груп, які зумовлюють збільшення полярності полімеру, що призводить до погіршення діелектричності, зменшення пружності та підвищення температури крихкості.

Утворення перекисних чи гідроперекисних груп прискорюється з підвищенням концентрації кисню в полімері та зі збільшенням температури. Опромінення світлом, особливо ультрафіолетовою частиною спектра, активізує цей процес. Такі групи легко розкладаються до вільних радикалів, які ініціюють процес окис­нення.

Подальші реакції радикалів можуть призвести до зниження молекулярної маси чи зшивання полімеру, що зумовить різку зміну властивостей і призведе до його деструкції.

Термічна деструкція виникає під дією тепла, а іноді при одночасній дії тепла та кисню може утворюватись термоокиснювання.

Для протидії полімеру окислювальній чи термічній деструкції у його склад вводять добавки проти старіння (феноли, аміни) чи стабілізатори (солі свинцю, кадмію, барію, кальцію). Стабілізатори чи добавки проти старіння не повинні по­гіршувати фізико-механічні властивості полімеру, і тому їх вводять у кількості, що не перевищує 2 %.

Радіаційна деструкція полімерів проходить під впливом випромінювання «високої енергії» чи «іонізуючого випромінювання» (рентгенівські промені, електрони, протони та ін.). їх дія полягає у збудженні і іонізації окремих ланок макромолекул.

Збудження, тобто переведення електронів на більш високий рівень, а також іонізація, що пов'язана з «вириванням» електронів, надають макромолекулам сталість, полегшуючи деструкцію полімеру. Залежно від типу полімеру і тривалості опромінювання, деструкція супроводжується виділенням низькомолекулярних газоподібних речовин (водню, хлору, азоту, метану).

Механічна деструкція полімерів відбувається під дією механічних навантажень, що перевищують границю міцності матеріалів. Така деструкція в присутності кисню повітря може прискорюватися.

Біологічна деструкція — дія мікроорганізмів, комах на вироби з синтетичних полімерних матеріалів. Мікроорганізми знижують гігієнічність виробів та погіршують їхній зовнішній вигляд. Пігменти мікроорганізмів здатні перефарбовувати полімерні матеріали так, що навіть після видалення плісняви на їхніх поверхнях залишаються плями сірого, зеленого, чорного, фіолетового чи рожевого кольорів.

Контрольні запитання

1. Що таке пластмаси? Назвіть основні компоненти пластмас.

2. Перелічіть основні позитивні й негативні властивості пластмас.

3. Яка роль наповнювачів у пластмасах?

4. Які основні методи одержання виробів із пластмас?

5. Перелічіть основні області застосування пластмас. Обґрунтуйте свою відповідь.

6. Склопластики. Яка роль компонентів у цьому матеріалі?

7. Які полімерні матеріали для підлог ви знаєте?

8. Які опоряджувальні полімерні матеріали вам відомі?