УФ-деградация - UV degradation

Многие натуральные и синтетические полимеры атакованы ультрафиолетовая радиация, и продукты, в которых используются эти материалы, могут треснуть или разрушиться, если они не устойчивы к ультрафиолету. Проблема известна как УФ-деградация, и это обычная проблема для продуктов, подверженных воздействию Солнечный свет. Непрерывное воздействие является более серьезной проблемой, чем периодическое воздействие, поскольку атака зависит от степени и степени воздействия.

Много пигменты и красители также может быть затронута проблема, известная как фототорговля может повлиять на текстиль Такие как шторы или же шторы.

Восприимчивые полимеры

Влияние УФ-излучения на полипропилен веревка

Обычные синтетические полимеры, которые можно атаковать, включают: полипропилен и LDPE, куда третичный углерод связи в их цепных структурах являются центрами атаки. Ультрафиолетовые лучи взаимодействуют с этими связями, образуя свободные радикалы, которые затем вступают в реакцию с кислород в атмосфере, производя карбонил группы в основной цепочке. Открытые поверхности продуктов могут обесцветиться и потрескаться, а в крайних случаях может произойти полное разрушение продукта.

В волокнистых продуктах, таких как веревка при использовании на открытом воздухе срок службы продукта будет низким, так как внешние волокна будут повреждены первыми и легко повредятся истирание Например. Также может произойти обесцвечивание веревки, что даст раннее предупреждение о проблеме.

Полимеры, которые содержат группы, поглощающие УФ-излучение, такие как ароматические кольца также может быть чувствительным к разрушению под действием УФ-излучения. Арамид волокна как Кевлар например, они очень чувствительны к ультрафиолетовому излучению и должны быть защищены от вредного воздействия солнечных лучей.

Обнаружение

ИК-спектр показывает поглощение карбонила из-за УФ-разложения полиэтилена.

Проблема может быть обнаружена до появления серьезных трещин в продукте. ИК-спектроскопия, где атака происходит за счет окисления активированных УФ-излучением связей, образующих карбонильные группы в полимерных цепях.

В примере, показанном слева, карбонильные группы были легко обнаружены с помощью ИК-спектроскопии на литой тонкой пленке. Продукт был дорожный конус сделан ротационное формование в LDPE, которая преждевременно вышла из строя. Многие аналогичные конусы также вышли из строя, потому что во время обработки не использовалась анти-УФ добавка. Другие пластмассовые изделия, которые вышли из строя, включали полипропиленовые кожухи, использовавшиеся на дорожных работах, которые треснули после эксплуатации всего в течение нескольких месяцев.

Профилактика

Бизоктризол: А бензотриазол УФ-поглотитель на основе фенола, используемый для защиты полимеров

Активный принцип поглощения ультрафиолета через фотохромный переход

УФ-атаку солнечным светом можно уменьшить или предотвратить, добавив анти-УФ полимерные стабилизаторы, обычно перед формованием продукта литье под давлением. УФ-стабилизаторы в пластмассах обычно действуют, преимущественно поглощая УФ-излучение и рассеивая энергию в виде тепла низкого уровня. Используемые химические вещества аналогичны тем, что используются в солнцезащитный крем продукты, защищающие кожу от воздействия ультрафиолета. Они часто используются в пластмассы, включая косметика и фильмы. Различные УФ-стабилизаторы используются в зависимости от подложки, предполагаемого срока службы и чувствительности к УФ-разрушению. УФ-стабилизаторы, такие как бензофеноны, работают, поглощая УФ-излучение и предотвращая образование свободные радикалы. В зависимости от замены УФ спектр поглощения изменяется в соответствии с приложением. Концентрации обычно составляют от 0,05% до 2%, в некоторых случаях до 5%.

Часто стекло может быть лучшей альтернативой полимерам, когда дело доходит до разложения под воздействием УФ-излучения. Наиболее часто используемые стекло типы обладают высокой устойчивостью к УФ-излучению. Например, взрывозащищенные лампы для нефтяных вышек могут быть изготовлены из полимера или стекла. Здесь УФ-излучение и непогода настолько разрушают полимер, что его приходится часто менять.

Тестирование материалов

Пример тестовое устройство

Влияние УФ-деградации на материалы, требующие длительного срока службы, можно измерить с помощью ускоренных испытаний на воздействие. С помощью современных технологий концентраторов солнечной энергии можно смоделировать 63-летнее воздействие естественного УФ-излучения на испытательном устройстве за один год.^[1]

Смотрите также

дальнейшее чтение

Льюис, Питер Рис, Рейнольдс, К. и Гагг, К. (2004). Криминалистическая инженерия материалов: примеры из практики. CRC Press. ISBN 978-0849311826.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
Льюис, Питер Рис (2016). Судебная полимерная инженерия: тематические исследования. Эльзевир. ISBN 978-0849311826.

внешняя ссылка

УФ-повреждение полимеров

[1] 63 года воздействия ультрафиолета за 1 год

[1]