Rezistent la radiațiile ultraviolete care. Probleme moderne ale științei și educației

S-au obtinut materiale compozite pe baza de polipropilena rezistente la radiatiile UV. Pentru a evalua gradul de fotodegradare a polipropilenei și a compozitelor pe baza acestuia, principalul instrument a fost spectroscopia IR. Când polimerul se degradează, se rupe legături chimiceși oxidarea materialului. Aceste procese sunt reflectate în spectrele IR. De asemenea, desfășurarea proceselor de fotodegradare a polimerului poate fi judecată prin modificări ale structurii suprafeței expuse la iradierea UV. Acest lucru se reflectă în modificarea unghiului de contact. Polipropilena stabilizată cu diverși absorbanți UV a fost studiată utilizând spectroscopie IR și măsurători ale unghiului de contact. Nitrura de bor, nanotuburi de carbon cu pereți multipli și fibre de carbon au fost folosite ca umpluturi pentru matricea polimerică. Au fost obținute și analizate spectrele de absorbție IR ale polipropilenei și compozitelor pe baza acesteia. Pe baza datelor obținute s-au determinat concentrațiile de filtre UV din matricea polimerică necesare pentru protejarea materialului de fotodegradare. În urma studiilor, s-a stabilit că umpluturile utilizate reduc semnificativ degradarea suprafeței și a structurii cristaline a compozitelor.

polipropilenă

radiații UV

nanotuburi

nitrură de bor

1. Smith A. L. Spectroscopie IR aplicată. Fundamente, tehnică, aplicații analitice. – M.: Mir, 1982.

2. Bertin D., M. Leblanc, S. R. A. Marque, D. Siri. Degradarea polipropilenei: investigații teoretice și experimentale // Degradarea și stabilitatea polimerului. – 2010. – V. 95, I.5. – P. 782-791.

3. Guadagno L., Naddeo C., Raimondo M., Gorrasi G., Vittoria V. Effect of carbon nanotubes on the photo-oxidative durability of syndiotactic polypropylene // Polymer Degradation and Stability. – 2010. – V.95, I. 9. – P. 1614-1626.

4. Horrocks A. R., Mwila J., Miraftab M., Liu M., Chohan S. S. Influența negrului de fum asupra proprietăților polipropilenei orientate 2. Termică și fotodegradare // Degradarea și stabilitatea polimerului. – 1999. – V. 65, I.1. – P. 25-36.

5. Jia H., Wang H., Chen W. Efectul de combinație al stabilizatorilor de lumină cu amine împiedicate cu absorbanții UV asupra rezistenței la radiații a polipropilenei // Fizica și chimia radiațiilor. – 2007. – V.76, I. 7. – P. 1179-1188.

6. Kaczmarek H., Ołdak D., Malanowski P., Chaberska H. Efectul iradierii UV cu lungime de undă scurtă asupra îmbătrânirii compozițiilor de polipropilenă / celuloză // Degradarea și stabilitatea polimerului. – 2005. – V.88, I.2. – P. 189-198.

7. Kotek J., Kelnar I., Baldrian J., Raab M. Structural transformations of isotactic polypropylene induced by heating and UV light // European Polymer Journal. – 2004. – V.40, I.12. – P. 2731-2738.

1. Introducere

Polipropilena este utilizată în multe domenii: în producția de filme (în special ambalaje), containere, țevi, piese de echipamente tehnice, ca material electroizolant, în construcții și așa mai departe. Cu toate acestea, atunci când este expusă la radiații UV, polipropilena își pierde caracteristicile de performanță din cauza dezvoltării proceselor de fotodegradare. Prin urmare, pentru stabilizarea polimerului, se folosesc diverși absorbanți UV (filtre UV) - atât organici, cât și anorganici: metal dispersat, particule ceramice, nanotuburi de carbon și fibre.

Pentru a evalua gradul de fotodegradare a polipropilenei și a compozitelor pe baza acestuia, principalul instrument este spectroscopia IR. Când polimerul se degradează, legăturile chimice sunt rupte și materialul se oxidează. Aceste procese se reflectă în
spectre IR. După numărul și poziția vârfurilor în spectrele de absorbție IR, se poate judeca natura substanței ( analiza calitativa), și prin intensitatea benzilor de absorbție - despre cantitatea de substanță (analiza cantitativă), și, în consecință, să se aprecieze gradul de degradare a materialului.

De asemenea, desfășurarea proceselor de fotodegradare a polimerului poate fi judecată prin modificări ale structurii suprafeței expuse la iradierea UV. Acest lucru se reflectă în modificarea unghiului de contact.

În această lucrare, polipropilena stabilizată cu diverși absorbanți UV a fost studiată utilizând spectroscopie IR și măsurători ale unghiului de contact.

2. Materiale și metode experimentale

Au fost utilizate următoarele materiale și materiale de umplutură: polipropilenă, cu vâscozitate scăzută (TU 214535465768); nanotuburi de carbon cu pereți multipli, cu un diametru de cel mult 30 nm și o lungime de cel mult 5 mm; fibră de carbon cu modul înalt, grad VMN-4; nitrură de bor hexagonală.

Probele cu diferite fracțiuni de masă de umplutură în matricea polimerică au fost obținute din materiile prime folosind metoda de amestecare prin extrudare.

Spectrometria infraroșu cu transformată Fourier a fost folosită ca metodă de studiu a modificărilor structurii moleculare a compozitelor polimerice sub influența radiației ultraviolete. Spectrele au fost înregistrate pe un spectrometru Thermo Nicolet 380 cu un atașament pentru implementarea metodei Smart iTR de reflexie internă totală atenuată (ATR) cu un cristal de diamant. Sondajul a fost realizat cu o rezoluție de 4 cm-1, aria analizată a fost în intervalul 4000-650 cm-1. Fiecare spectru a fost obținut prin media a 32 de treceri ale oglinzii spectrometrului. A fost luat un spectru de comparație înainte de prelevarea fiecărei probe.

Pentru a studia modificările suprafeței compozitelor polimerice experimentale sub influența radiației ultraviolete, a fost utilizată o metodă pentru a determina unghiul de contact de umectare cu apa distilată. Măsurătorile unghiului de contact sunt efectuate folosind sistemul de analiză a formei picăturii KRÜSS EasyDrop DSA20. Pentru a calcula unghiul de contact s-a folosit metoda Young-Laplace. În această metodă, se evaluează conturul complet al picăturii; selecția ține cont nu numai de interacțiunile interfaciale care determină conturul picăturii, ci și de faptul că picătura nu este distrusă din cauza greutății lichidului. După ajustarea cu succes a ecuației Young-Laplace, unghiul de contact este determinat ca panta tangentei în punctul de contact al celor trei faze.

3. Rezultate și discuții

3.1. Rezultatele studiilor privind modificările în structura moleculară a compozitelor polimerice

Spectrul polipropilenei fără umplutură (Figura 1) conține toate liniile caracteristice acestui polimer. În primul rând, acestea sunt liniile de vibrație ale atomilor de hidrogen din grupele funcționale CH3 și CH2. Liniile din zona numerelor de undă 2498 cm-1 și 2866 cm-1 sunt responsabile pentru vibrațiile de întindere asimetrice și simetrice ale grupului metil (CH3), iar liniile 1450 cm-1 și 1375 cm-1, la rândul lor, se datorează încovoiere vibraţii simetrice şi asimetrice ale aceluiaşi grup . Liniile 2916 cm-1 și 2837 cm-1 sunt atribuite liniilor de vibrații de întindere ale grupărilor metilen (CH2). Benzi la numere de undă 1116 cm-1,
998 cm-1, 974 cm-1, 900 cm-1, 841 cm-1 și 809 cm-1 sunt, de obicei, denumite benzi de regularitate, adică linii cauzate de regiunile de regularitate ale polimerului, de asemenea, sunt denumite uneori benzi de cristalinitate. Este de remarcat prezența unei linii de intensitate scăzută în regiunea de 1735 cm-1, care ar trebui atribuită vibrațiilor legăturii C=O, care pot fi asociate cu o ușoară oxidare a polipropilenei în timpul procesului de presare. Spectrul conține, de asemenea, benzi responsabile pentru formarea dublelor legături C=C
(1650-1600 cm-1), care a apărut după iradierea probei cu radiații UV. În plus, această probă specială este caracterizată de intensitatea maximă a liniei C=O.

Figura 1. Spectrele IR ale polipropilenei după testarea rezistenței la radiațiile ultraviolete

Ca urmare a expunerii la radiațiile UV pe compozitele umplute cu nitrură de bor, se formează legături C=O (1735-1710 cm-1) de diferite naturi (aldehidă, cetonă, eter). Spectrele probelor de polipropilenă pură și polipropilenă care conțin 40% și 25% nitrură de bor iradiate cu radiații UV conțin benzi de obicei responsabile pentru formarea dublelor legături C=C (1650-1600 cm-1). Benzile de regularitate (cristalinitate) în regiunea numerelor de undă 1300-900 cm-1 pe probele de compozite polimerice expuse la iradiere UV sunt lărgite vizibil, ceea ce indică degradarea parțială a structurii cristaline a polipropilenei. Cu toate acestea, odată cu creșterea gradului de umplere a materialelor compozite polimerice cu nitrură de bor hexagonală, degradarea structurii cristaline a polipropilenei scade. Expunerea la UV a dus, de asemenea, la o creștere a hidrofilității suprafeței probelor, care este exprimată în prezența unei linii largi a grupului hidroxo în regiunea de 3000 cm-1.

Figura 2. Spectrele IR ale unui compozit polimeric pe bază de polipropilenă cu 25% (greutate) nitrură de bor hexagonală după testarea rezistenței la radiațiile ultraviolete

Spectrele de polipropilenă umplute cu un amestec de 20% (masă) de fibre de carbon și nanotuburi înainte și după testare nu sunt practic diferite unele de altele, în primul rând din cauza distorsiunii spectrului din cauza absorbției puternice a radiației IR de către componenta de carbon a materialului. .

Pe baza datelor obținute, se poate aprecia că probele conțin compozite pe bază de polipropilenă, fibră de carbon VMN-4 și nanotuburi de carbon un număr mic de legături C=O, datorită prezenței unui vârf în regiunea de 1730 cm-1, cu toate acestea, nu este posibil să se judece în mod fiabil numărul acestor legături din probe din cauza distorsiunilor din spectre.

3.2. Rezultatele unui studiu al modificărilor suprafeței compozitelor polimerice

Tabelul 1 prezintă rezultatele unui studiu al modificărilor suprafeței probelor experimentale de compozite polimerice umplute cu nitrură de bor hexagonală. Analiza rezultatelor ne permite să concluzionăm că umplerea polipropilenei cu nitrură de bor hexagonală crește rezistența suprafeței compozitelor polimerice la radiațiile ultraviolete. O creștere a gradului de umplere duce la o degradare mai mică a suprafeței, manifestată printr-o creștere a hidrofilității, care este în bună concordanță cu rezultatele studierii modificărilor structurii moleculare a probelor experimentale de compozite polimerice.

Tabel 1. Rezultatele modificărilor unghiului de contact al suprafeței compozitelor polimerice umplute cu nitrură de bor hexagonală ca rezultat al testării rezistenței la radiațiile ultraviolete

Analiza rezultatelor studierii modificărilor de suprafață a probelor experimentale de compozite polimerice umplute cu un amestec de fibre de carbon și nanotuburi (Tabelul 2) ne permite să concluzionăm că umplerea polipropilenei cu materiale de carbon face ca aceste compozite polimerice să fie rezistente la radiațiile ultraviolete. Acest fapt Acest lucru se explică prin faptul că materialele de carbon absorb activ radiațiile ultraviolete.

Tabel 2. Rezultatele modificărilor unghiului de contact al suprafeței compozitelor polimerice umplute cu fibră de carbon și nanotuburi datorită testării rezistenței la radiații ultraviolete

4. Concluzie

Conform rezultatelor unui studiu al rezistenței compozitelor pe bază de polipropilenă la radiațiile ultraviolete, adăugarea de nitrură de bor hexagonală la polimer reduce semnificativ degradarea suprafeței și a structurii cristaline a compozitelor. Cu toate acestea, materialele de carbon absorb activ radiația ultravioletă, asigurând astfel o rezistență ridicată a compozitelor pe bază de polimeri și fibre de carbon și nanotuburi la radiațiile ultraviolete.

Lucrarea a fost realizată în cadrul programului țintă federal „Cercetare și dezvoltare în domenii prioritare de dezvoltare a complexului științific și tehnologic al Rusiei pentru 2007-2013”, Contract de stat din 8 iulie 2011 Nr. 16.516.11.6099.

Recenzători:

Serov G.V., doctor în științe tehnice, profesor la Departamentul de nanosisteme funcționale și materiale de înaltă temperatură a NUST MISIS, Moscova.

Kondakov S. E., doctor în științe tehnice, cercetător principal la Departamentul de nanosisteme funcționale și materiale de înaltă temperatură al NUST MISIS, Moscova.

Link bibliografic

Polimerii sunt activi chimicale, care în în ultima vreme câștigă popularitate pe scară largă datorită consumului masiv de produse din plastic. Volumul producției globale de polimeri crește în fiecare an, iar materialele realizate cu ajutorul acestora câștigă noi poziții în sfera casnică și industrială.

Toate testele produselor sunt efectuate în condiții de laborator. Sarcina lor principală este de a determina factorii mediu, care au un efect distructiv asupra produselor din plastic.

Principalul grup de factori nefavorabili care distrug polimerii

Rezistența produselor specifice la condițiile climatice negative este determinată luând în considerare două criterii principale:

• compoziția chimică a polimerului;
• tipul și puterea influenței factorilor externi.

În acest caz, efectul negativ asupra produselor polimerice este determinat de momentul distrugerii lor complete și de tipul de impact: distrugere completă instantanee sau fisuri și defecte abia vizibile.

Factorii care influențează distrugerea polimerilor includ:

• microorganisme;
• energie termică de diferite grade de intensitate;
• emisii industriale care conțin substanțe nocive;
• umiditate ridicată;
• radiații UV;
• radiații cu raze X;
• procent crescut de oxigen și compuși ai ozonului în aer.

Procesul de distrugere completă a produselor este accelerat de influența simultană a mai multor factori nefavorabili.

Una dintre caracteristicile testării climatice a polimerilor este necesitatea examinării testelor și studierii influenței fiecăruia dintre fenomenele enumerate separat. Cu toate acestea, astfel de rezultate estimate nu pot reflecta în mod fiabil imaginea interacțiunii factorilor externi cu produsele polimerice. Acest lucru se datorează faptului că, în condiții normale, materialele sunt cel mai adesea expuse la efecte combinate. În același timp, efectul distructiv este vizibil îmbunătățit.

Impactul radiațiilor ultraviolete asupra polimerilor

Există o concepție greșită că produse din plastic Razele soarelui provoacă un rău deosebit. De fapt, doar radiațiile ultraviolete au un efect distructiv.

Legăturile dintre atomi din polimeri pot fi distruse numai sub influența razelor din acest spectru. Consecințele unor astfel de efecte adverse pot fi observate vizual. Ele pot fi exprimate:

• în deteriorarea proprietăților mecanice și a rezistenței unui produs din plastic;
• fragilitate crescută;
• epuizare.

În laboratoare se folosesc lămpi cu xenon pentru astfel de teste.

De asemenea, efectuează experimente pentru a recrea condițiile de expunere la radiațiile UV, umiditate ridicată si temperatura.

Astfel de teste sunt necesare pentru a trage concluzii cu privire la necesitatea de a face modificări compozitia chimica substante. Deci, pentru ca materialul polimeric să devină rezistent la radiațiile UV, i se adaugă adsorbanți speciali. Datorita capacitatii de absorbtie a substantei, stratul protector este activat.

Stabilitatea și rezistența legăturilor interatomice pot fi, de asemenea, crescute prin introducerea de stabilizatori.

Efectul distructiv al microorganismelor

Polimerii sunt substanțe care sunt foarte rezistente la bacterii. Cu toate acestea, această proprietate este tipică numai pentru produsele fabricate din plastic de înaltă calitate.

Materialele de calitate scăzută conțin substanțe cu molecularitate scăzută care tind să se acumuleze la suprafață. Număr mare astfel de componente contribuie la răspândirea microorganismelor.

Consecințele impactului distructiv pot fi observate destul de repede, deoarece:

• se pierd calitățile aseptice;
• gradul de transparență al produsului scade;
• apare fragilitatea.

Factori suplimentari care pot duce la o scădere a caracteristici de performanta polimerii, temperatura și umiditatea crescute trebuie remarcate. Ele creează condiții favorabile dezvoltării active a microorganismelor.

Cercetările efectuate ne-au permis să aflăm cele mai multe mod eficientîmpiedicând dezvoltarea bacteriilor. Acesta este adăugarea de substanțe speciale - fungicide - la compoziția polimerilor. Dezvoltarea bacteriilor este oprită din cauza toxicității ridicate a componentei pentru microorganismele protozoare.

Este posibil să neutralizăm impactul factorilor naturali negativi?

Ca urmare a cercetărilor în curs, s-a putut stabili că majoritatea produselor din plastic de pe piața modernă nu interacționează cu oxigenul și compușii săi activi.

Cu toate acestea, mecanismul de distrugere a polimerului poate fi declanșat de efectele combinate ale oxigenului și temperaturii ridicate, umidității sau radiațiilor ultraviolete.

De asemenea, în timpul unor studii speciale, a fost posibil să se studieze caracteristicile interacțiunii materialelor polimerice cu apa. Lichidul afectează polimerii în trei moduri:

1. fizic;
2. chimice (hidroliza);
3. fotochimic.

Expunerea simultană suplimentară la temperaturi ridicate poate accelera procesul de distrugere a produselor polimerice.

Coroziunea materialelor plastice

Într-un sens larg, acest concept implică distrugerea materialului sub impact negativ factori externi. Astfel, termenul „coroziune a polimerilor” trebuie înțeles ca o modificare a compoziției sau proprietăților unei substanțe cauzată de o influență nefavorabilă, care duce la distrugerea parțială sau completă a produsului.

Procesele de transformare țintită a polimerilor pentru a obține noi proprietăți ale materialelor nu se aplică acestei definiții.

Ar trebui să vorbim despre coroziune, de exemplu, atunci când clorura de polivinil intră în contact și interacționează cu un mediu agresiv din punct de vedere chimic - clorul.

Majoritatea uleiurilor și etanșanților sunt utilizate cu succes egal pentru ambele decor interior, iar pentru extern. Adevărat, pentru aceasta trebuie să aibă un anumit set de proprietăți, de exemplu, cum ar fi rezistența la umiditate, izolarea termică și rezistența la radiațiile ultraviolete.

Toate aceste criterii trebuie îndeplinite fără greș, deoarece condițiile noastre climatice sunt imprevizibile și în continuă schimbare. Poate fi însorit dimineața, dar până la prânz vor apărea nori și vor începe ploile abundente.

Având în vedere toate cele de mai sus, experții recomandă să alegeți uleiuri și etanșanți rezistente la UV.

De ce este nevoie de un filtru?

S-ar părea, de ce să adăugați un filtru UV când puteți folosi silicon sau etanșant poliuretanic pentru lucrări în aer liber? Dar toate aceste mijloace au anumite diferențe, ceea ce nu permite utilizarea lor în absolut toate cazurile. De exemplu, puteți restabili cu ușurință o cusătură dacă a fost folosit un etanșant acrilic, ceea ce nu se poate spune despre silicon.

În plus, etanșantul siliconic este foarte agresiv față de suprafețele metalice, ceea ce nu se poate spune despre cele acrilice. încă unul trăsătură distinctivă cu semnul minus etanșanti siliconici nu sunt prietenoase cu mediul. Conțin solvenți periculoși pentru sănătate. Acesta este motivul pentru care unii etanșanți acrilici au început să folosească un filtru UV pentru a-și extinde gama de aplicații.

Radiațiile ultraviolete sunt cauza principală a distrugerii majorității materialelor polimerice. Având în vedere faptul că nu toți etanșanții sunt rezistenți la UV, trebuie să fii extrem de atent atunci când alegeți un etanșant sau ulei.

Substanțe rezistente la radiațiile ultraviolete

Există deja o serie de materiale de etanșare rezistente la UV pe piața de etanșare și acoperiri. Acestea includ silicon și poliuretan.

Etanșanti siliconici

Avantajele etanșanților cu silicon includ aderența ridicată, elasticitatea (până la 400%), capacitatea de a vopsi suprafața după întărire și rezistența la radiațiile ultraviolete. Cu toate acestea, au și multe dezavantaje: nu sunt ecologice, agresive față de structuri metaliceși imposibilitatea refacerii suturii.

Poliuretan

Au o elasticitate chiar mai mare decât siliconul (până la 1000%). Rezistente la îngheț: pot fi aplicate pe suprafețe la temperaturi ale aerului de până la -10 C°. Sigilanții poliuretanici sunt durabili și, bineînțeles, rezistenți la UV.

Dezavantajele includ aderența ridicată nu la toate materialele (nu interacționează bine cu plasticul). Materialul folosit este foarte dificil și costisitor de reciclat. Etanșantul poliuretanic nu interacționează bine cu mediile umede.

Etanșanti acrilici cu filtru UV

Sigilanții acrilici au multe avantaje, inclusiv aderenta mare la toate materialele, posibilitatea de refacere a cusăturii și elasticitate (până la 200%). Dar dintre toate aceste beneficii, un lucru lipsește: rezistența la razele ultraviolete.

Datorită acestui filtru UV, etanșanții acrilici pot concura acum cu alte tipuri de agenți de etanșare și facilitează alegerea consumatorilor în anumite cazuri.

Uleiuri cu filtru UV

Un produs incolor pentru acoperirea suprafețelor din lemn are un înalt și protecţie fiabilă de la radiațiile ultraviolete. Uleiurile cu filtru UV sunt folosite cu succes pentru lucrul în aer liber, permițând materialului să-și păstreze toate proprietățile pozitive de bază, în ciuda influențelor externe.

Acest tip de ulei vă permite să întârziați ușor următoarea acoperire planificată a suprafeței cu ulei. Intervalul dintre restaurări este redus de 1,5-2 ori.

Caracteristici cheie:

• Caracteristici estetice/vizuale;
• Culoare;
• Strălucire;
• Suprafata este neteda, texturata, granulata...;
• Caracteristici de performanță;
• Formabilitate și proprietăți mecanice generale;
• Rezistenta la coroziune;
• Rezistenta UV.

Toate aceste caracteristici sunt verificate fie in timpul procesului de fabricatie, fie dupa acesta si pot fi verificate prin diverse teste si masuratori.

Specificațiile produsului se bazează pe aceste teste.

1. Proprietăți mecanice vopsele

Caracteristici necesare:

Metode de turnare:

• Îndoire;
• Profilare;
• Deep draw.

Instrument de contact cu acoperire organică:

• Rezistenta la uzura;
• Proprietățile lubrifiante ale vopselei.

Temperatura de procesare minim 16°C

2. Proprietăți mecanice: Flexibilitate

Îndoire în T

O probă plată de material colorat este îndoită paralel cu direcția de rulare. Acțiunea se repetă pentru a obține o rază de curbură din ce în ce mai puțin rigidă.

Determină aderența și flexibilitatea sistemului de acoperire în modul de deformare la încovoiere (sau modul de tracțiune) la temperatura camerei(23°С ±2°С).

Rezultatele sunt exprimate, de exemplu (0,5 WPO și 1,5 T WC).

Test de impact

O probă plată de material vopsit este deformată prin impact cu un poanson semisferic de 20 mm cântărind 2 kg. Înălțimea căderii determină energia de impact. Aderența și flexibilitatea acoperirii sunt testate.

Se evaluează capacitatea materialului vopsit de a rezista la deformarea și impactul rapid (rezistența la decojirea și crăparea stratului de acoperire).

3. Proprietăți mecanice: Duritate

Duritatea creionului

Creioanele de duritate variabilă (6B - 6H) se deplasează de-a lungul suprafeței acoperirii sub sarcină constantă.

Duritatea suprafeței este evaluată cu ajutorul unui „creion”.

Duritate Klemen (test de zgârietură)

Un indentor cu un diametru de 1 mm se deplasează de-a lungul suprafeței cu o viteză constantă. Deasupra pot fi aplicate diverse sarcini (de la 200 g la 6 kg).

Determinat proprietăți diverse: duritatea suprafeței de acoperire la zgâriere, proprietăți de frecare, aderență la suport.

Rezultatele depind de grosimea produsului vopsit.

Duritate Taber (test de rezistență la uzură)

O probă plată de material colorat este rotită sub două roți abrazive montate în paralel. Abraziunea se realizează prin mișcarea circulară a panoului de testare și sarcina constantă.

Duritatea Taber este rezistența la abraziune datorată contactului dur.

Măsurarea tensiunii pe plăci metalice arată că deformațiile în unele zone pot fi foarte puternice.

Întinderea longitudinală poate ajunge la 40%.

Contracția în direcția transversală poate ajunge la 35%.

5. Proprietăți mecanice: un exemplu de deformare în producția de plăci metalice.

Testul Marcignac:

Pasul 1: deformare in aparatul Marcignac;

A doua etapă de îmbătrânire într-o cameră climatică (test tropical).

Pentru a reproduce la scară mică cele mai severe deformații observate pe țiglele pentru acoperișuri industriale.

Pentru a simula îmbătrânirea vopselei după profilare și a evalua performanța sistemelor de vopsea.

6. Rezistenta la coroziune.

Rezistența la coroziune a produselor vopsite depinde de:

Mediul (temperatură, umiditate, precipitații, substanțe agresive, precum clorurile...);

Natura și grosimea stratului organic;

Natura și grosimea bazei metalice;

Tratamente de suprafață.

Rezistența la coroziune poate fi măsurată:

Teste accelerate:

Diverse teste accelerate pot fi efectuate în diferite condiții agresive „simple” (create artificial).

Influenta naturala:

Posibila expunere la diverse medii: climat maritim, tropical, continental, conditii industriale...

7. Rezistenta la coroziune: testare accelerata

Testul de sare

Proba vopsită este expusă la o pulverizare de sare continuă (pulverizare continuă a unei soluții de clorură de sodiu 50g/l la 35°C);

Durata testului variază de la 150 la 1000 de ore în funcție de specificația produsului;

Capacitatea inhibitorilor de coroziune (moderatorilor) de a bloca reacțiile anodice și catodice la margini și riscuri;

Aderența la sol umed;

Calitatea tratamentului de suprafață prin sensibilitatea acestuia la creșterea nivelului pH-ului.

8. Rezistenta la coroziune: testare accelerata

Rezistența la condensare, test QST

O probă vopsită plat este expusă la condiții de condensare (pe o parte panoul este expus la o atmosferă umedă la 40°C, cealaltă parte este menținută în condiții de cameră).

Rezistență la umiditate, test KTW

O probă vopsită plat este supusă expunerii ciclice (40°C > 25°C) într-o atmosferă apoasă saturată;

După testare se determină aspectul bulelor pe metalul probei de testat;

Aderența umedă a solului și a stratului de tratare a suprafeței;

Efectul de barieră al stratului exterior de acoperire și porozitatea acestuia.

Încercarea de coroziune a spirelor interne ale bobinei

O probă vopsită plat este plasată sub o încărcătură de 2 kg într-un pachet cu alte probe și supusă expunerii ciclice (25°C, 50%RH > 50°C sau 70°C, 95%RH);

Condiții extreme care duc la coroziune între turele rolei în timpul transportului sau depozitării (aderența solului umed, efectul de barieră al stratului superior de acoperire și porozitate în condiții de mănunchi închis).

90° nord	5° Sud

10. Rezistență la coroziune: Expunere deschisă (standarde de durabilitate: EN 10169)

Conform EN 10169, produsele pentru structuri exterioare trebuie să fie expuse la mediu timp de minim 2 ani.

Caracteristici necesare pentru RC5: 2mm și 2S2, în principal sub baldachin (probă de 90°C) și în zone de suprapunere (probă de 5°).

11. Rezistența la expunerea la UV (decolorare)

După coroziune, expunerea la UV este a doua amenințare majoră la adresa durabilității materialelor vopsite.

Termenul „decolorare UV” se referă la schimbarea aspectului vopselei (în principal culoarea și strălucirea) în timp.

Nu numai expunerea la radiații UV degradează calitatea vopselei, ci și alte influențe ale mediului:

Lumina soarelui - raze UV, vizibile și infraroșii;

Umiditate – timpul de umezire a suprafeței, umiditatea relativă;

Temperatura - rezistenta la fisurare - valori maxime si cicluri zilnice de incalzire/racire;

vânt, ploaie - abraziune nisip;

Sare – zone industriale, de coastă;

Murdăria – efectele solului și ale poluanților...

12. Decolorarea UV

Test accelerat de rezistență la UV

Cum se efectuează testul?

Standarde: EN 10169;

Un eșantion plat OS este expus la radiații UV;

iradiere UV;

Perioade posibile de condensare;

2000 ore de expunere (cicluri de condensare 4H 40°C/4H iradiere la 60°C cu radiație 0,89V/m2 la 340 nm);

După testare, se determină modificări de culoare și luciu.

13. Rezistenta UV

- EN 10169: Testare accelerată

- EN 10169: Expunerea la mediu:

Doar impact lateral asupra probei timp de 2 ani în locuri cu energie fixă radiatia solara(cel puțin 4500 MJ/m2/an) > Guadelupa, Florida, Sanary, etc...

S-a menționat deja mai sus (vezi articolul anterior) că razele UV sunt de obicei împărțite în trei grupe în funcție de lungimea de undă:
[*]Radiația cu undă lungă (UVA) – 320-400 nm.
[*]Medie (UVB) – 280-320 nm.
[*]Radiația cu undă scurtă (UVC) – 100-280 nm.
Una dintre principalele dificultăți în luarea în considerare a impactului radiațiilor UV asupra materialelor termoplastice este că intensitatea acesteia depinde de mulți factori: conținutul de ozon în stratosferă, nori, altitudine, înălțimea soarelui deasupra orizontului (atât în ​​timpul zilei, cât și pe tot parcursul zilei). an) și reflecții. Combinația tuturor acestor factori determină nivelul intensității radiației UV, care se reflectă pe această hartă a Pământului:

În zonele colorate în verde închis, intensitatea radiației UV este cea mai mare. În plus, trebuie luat în considerare faptul că creșterea temperaturii și umidității sporesc și mai mult efectul radiațiilor UV asupra materialelor termoplastice (vezi articolul anterior).

[B] Efectul principal al expunerii la radiații UV asupra materialelor termoplastice

Toate tipurile de radiații UV pot provoca un efect fotochimic în structura materialelor polimerice, care poate fi fie benefic, fie poate duce la degradarea materialului. Cu toate acestea, similar pielii umane, cu cât intensitatea radiației este mai mare și cu cât lungimea de undă este mai scurtă, cu atât este mai mare riscul de degradare a materialului.

[U]Degradare
Principalul efect vizibil al radiațiilor UV asupra materiale polimerice– apariția așa-zisului „pete calcaroase”, decolorare pe suprafața materialului și fragilitate crescută a suprafețelor. Acest efect poate fi adesea observat în produse din plastic, folosit în mod constant în aer liber: scaune pe stadioane, mobilier de gradina, film cu efect de seră, rame de ferestre etc.

În același timp, produsele termoplastice trebuie adesea să reziste la expunerea la tipuri și intensități de radiații UV care nu se găsesc pe Pământ. Vorbim, de exemplu, despre elemente de nave spațiale, care necesită utilizarea unor materiale precum FEP.

Efectele notate mai sus din impactul radiațiilor UV asupra materialelor termoplastice sunt observate, de regulă, pe suprafața materialului și rareori pătrund în structură mai adânc de 0,5 mm. Cu toate acestea, degradarea materialului de pe suprafață sub sarcină poate duce la distrugerea produsului în ansamblu.

[U]Buff-uri
Recent, special acoperiri polimerice, în special pe bază de poliuretan-acrilat, „auto-vindecare” sub influența radiațiilor UV. Proprietățile dezinfectante ale radiațiilor UV sunt utilizate pe scară largă, de exemplu, în răcitoare pentru apă potabilăși poate fi îmbunătățit în continuare prin proprietățile bune de permeabilitate ale PET. Acest material folosit și ca strat protector pe lămpi insecticide UV, oferind o transmisie de până la 96% flux luminos cu grosimea de 0,25 mm. Radiația UV este, de asemenea, utilizată pentru a restabili cerneala aplicată pe o bază de plastic.

Efectul pozitiv al expunerii la radiațiile UV provine din utilizarea reactivilor de albire fluorescenți (FWA). Mulți polimeri au o nuanță gălbuie în lumina naturală. Cu toate acestea, prin introducerea FWA în material, razele UV sunt absorbite de material și emit raze înapoi în domeniul vizibil al spectrului albastru cu o lungime de undă de 400-500 nm.

[B]Expunerea la radiații UV pe materialele termoplastice

Energia UV absorbită de termoplastice excită fotonii, care la rândul lor formează radicali liberi. În timp ce multe materiale termoplastice sunt naturale, formă pură, nu absorb radiațiile UV prezența în compoziția lor a reziduurilor de catalizator și a altor contaminanți care servesc ca receptori poate duce la degradarea materialului. Mai mult, pentru a începe procesul de degradare, sunt necesare fracțiuni mici de poluanți, de exemplu, o miliardime de sodiu din compoziția policarbonatului duce la instabilitatea culorii. În prezența oxigenului, radicalii liberi formează hidroperoxid de oxigen, care rupe dublele legături din lanțul molecular, făcând materialul fragil. Acest proces este adesea numit foto-oxidare. Cu toate acestea, chiar și în absența hidrogenului, degradarea materialului are loc încă din cauza procesele aferente, care este tipic în special pentru elementele navelor spațiale.

Printre materialele termoplastice care au rezistență nesatisfăcătoare la radiațiile UV în forma lor nemodificată se numără POM, PC, ABS și PA6/6.

PET, PP, HDPE, PA12, PA11, PA6, PES, PPO, PBT sunt considerate suficient de rezistente la radiațiile UV, la fel ca și combinația PC/ABS.

PTFE, PVDF, FEP și PEEK au o rezistență bună la radiațiile UV.

PI și PEI au o rezistență excelentă la radiațiile UV.