Plastics_8_2024

П Л А С Т И К С № 8 ( 2 4 7 ) 2 0 2 4 w w w . p l a s t i c s . r u 27 ТЕМА НОМЕРА/ ОСНОВНОЕ СЫРЬЕ И ДОБАВКИ надмолекулярных структур, выпотеванию из состава полимерных компаундов низ- комолекулярных фракций (пластифика- торов, не связанных химически антиок- сидантов или процессинговых добавок). Параллельно через гранулу или изделие происходит (пусть и медленно) диффузия атмосферных газов, сопровождающая- ся сорбцией диффундирующих веществ. Это физическое старение. Помимо этого на полимеры в про- цессе хранения, транспортировки, пе- реработки и эксплуатации действуют свет, водяные пары, кислород и озон воздуха, перепады температур, ради- ация, а также различные механические нагрузки. Комбинация этих факторов запускает следующие процессы хими- ческого старения: — окислительную деструкцию: обра- зующиеся гидроперекиси «развалива- ются» на свободные радикалы, которые запускают автокаталитические реакции. На выходе получаем деструкцию ненасы- щенных связей полимерной цепи (-С=С-, -С С-) и разрыв макромолекул (укорачи- вание цепи), окисление концевых групп, образование низкомолекулярных альде- гидов, кислот, кетонов и соответственно дегидрирование, дегидрохлорирование и так далее; — фотохимическую деструкцию, при- чиной которой оказывает энергия фото- на, которая, во-первых, больше, чем энергия ненасыщенных связей -С-С-, а во-вторых, увеличивает скорость по- явления свободных радикалов (это уже окислительная деструкция); — биологическую деструкцию, то есть обрастание полимерных изделий бактериями, грибами: сорбция пласти- ком выделяемых ими ферментов может инициировать реакции распада. Таким образом, старение материа- ла — это преимущественно следующие изменения в структуре: постепенное уко- рачивание полимерной цепи, подшивка и реструктуризация молекул, изменение кристаллической структуры и окисление концевых групп. Оцениваем «молодость» полимера Ответ на этот вопрос «Как проверить «молодость» полимера?» на самом деле содержится в абзаце выше: для оценки скорости/степени деградации полиме- ра нужно использовать методики [3], позволяющие оценить длину полимер- ной (цепи) и структуру, а также те пара- метры, на которые эти факторы влияют. Таким образом, для исследования про- цессов старения и деструкции полимера обычно применяются следующие методы: — дифференциальная сканирующая калориметрия (рис. 1). Метод оценки те- плот фазовых переходов позволяет не только получить невероятное количество информации о материале [4], но и от- следить изменение пиковых значений температур стеклования, плавления и кристаллизации, дает возможность оце- нить изменение степени кристаллично- сти (она рассчитывается через теплоты плавления), а также наглядно демон- стрирует, как снижается термическая стабильность состарившихся материа- лов (обычно измеряется согласно ГОСТу Р 56756 и ISO 11357-6); —ИК-спектроскопия (рис. 2). Измене- ние структуры концевых групп и разрыв молекулярных связей не может не отра- Рисунок 1. Оценка состояния полимерных цепей методом дифференциальной сканирующей калориметрии