Деструкция полимерных строительных материалов под действием физических и механических факторов - Деструкция полимерных материалов
Деструкция полимерных строительных материалов может вызываться такими физическими факторами, как свет, радиационное излучение, ультразвук и т. д. а также под действием механических нагрузок. При механическом перемешивании полимеров на вальцах, в смесителях, экструдерах и т. д. происходят разрывы химических связей, что в свою очередь может приводить к различным химическим реакциям деполимеризации. Очевидно, что эффект механодеструкции будет происходить до тех пор, пока суммарная энергия физических межмолекулярных взаимодействий звеньев цепи молекулы не станет равной энергии химической связи в цепи. Тогда механическое напряжение будет преодолевать эти физические взаимодействия и молекулы начнут смещаться друг относительно друга без нарушения их химической структуры, т. е. будет иметь место такая картина, как и при перемешивании низкомолекулярных веществ.
Таким образом, механодеструкция ведет к снижению молекулярной массы полимера до некоторой величины, причем это значение молекулярной массы определяется соотношением суммарной энергии физических межмолекулярных взаимодействий и энергии химической связи цепи. Другими словами, механические воздействия, уменьшая среднемассовую молекулярную массу, способствуют выравниванию размеров макромолекул, сужают кривую молекулярно-массового распределения со стороны больших молекулярных масс.
Эффект механодеструкции, естественно, сильно зависит от температуры. Так на рис. 3.1 кривая зависимости скорости пластификации каучука от температуры проходит через резко выраженный минимум при 100°. Низкотемпературное уменьшение скорости пластификации с ростом температуры связано с уменьшением вязкости полимера и, соответственно, уменьшением интенсивностей механодеструкции материала и уменьшения молекулярной массы. Высокотемпературный рост скорости пластификации (уменьшение молекулярной массы каучука) обусловлен активизацией обычных процессов механо-окислительной деструкции.
Из сказанного становится понятным, что процессы механодеструкции наиболее активны у полимеров в стеклообразном состоянии, в меньшей степени в высокоэластическом состоянии и еще в меньшей в вязкотекучем.
Воздействие света и излучений высоких энергий также приводят к химическим реакциям и деструкции полимеров. Уже ультрафиолетовые волны с длинами 230 ч 410 нм вызывают отрывы боковых групп и разрывы макроцепей с последующими химическими реакциями деструкции. Эффект усиливается с повышением температуры (фотолиз).
Особенно чувствительны к действию света тонкие полимерные пленки. Так пленочные полиэтиленовые покрытия парниковых строений в течение лета практически становятся непригодными к эксплуатации и требуют ежегодной замены.
Под действием ультрафиолетового облучения меняется окраска целлюлозы и ее эфиров, уменьшается их прочность и вязкость растворов, улучшаются свойства целлюлозы как восстановителя (образование альдегидных групп за счет ускорения гидролиза глюкозидных связей), выделяются летучие продукты (СО и СО2). Процессы деструкции, естественно, активируются кислородом воздуха (рис. 3.2). При облучении целлюлозы в инертной среде (например, в атмосфере азота) вязкость растворов падает незначительно (1). Тот же процесс в воздухе протекает значительно интенсивнее (2,3).
Существенные структурные изменения происходят в полимерах при действии радиационных излучений независимо от вида энергии (г-лучи, потоки электронов, нейтронов и др.). Энергия этих излучений составляет значения порядка 9 ч 10 эВ и более, а энергия химических связей в полимерах 2,5 ч 4 эВ. Поэтому под действием излучений высоких энергий происходит деструкция, сшивание полимеров, увеличение ненасыщенности молекулярных цепей, разрушение кристаллических структур.
Стоит отдельно напомнить, что проникающий поток электрически нейтральных нейтронов в водородосодержащих средах переходит в поток положительно заряженных протонов (ядер атомов водорода). В этом опасность, которую несет для живых организмов нейтронное излучение. В этом и защита: полиэтилен защищает от нейтронного облучения (протоны обладают очень малой проникающей способностью) значительно эффективнее, чем свинец.
Вещества, которые препятствуют развитию деструктивных процессов при облучении полимеров, называют антирадами. Все они содержат в своей структуре ароматические кольца. Это связано со значительным рассеянием энергии в ароматических структурах, что называется "эффектом губки".
Похожие статьи
-
Деструкция. Основные стадии - Деструкция полимерных материалов
Деструкция полимерных строительных материалов (от лат. destructio - разрушение), общее название процессов, протекающих с разрывом химических связей в...
-
Термическая деструкция (пиролиз) Пиролизом называется термический распад полимера при высоких температурах. Термический распад полимера может начинаться...
-
Введение - Деструкция полимерных материалов
Деструкция полимерный строительный химический Проблема старения полимерных строительных материалов и их стабилизации составляет большой раздел...
-
Фотодеструкция полимеров, Радиационная деструкция - Деструкция полимерных материалов
Под действием света в полимере происходят разнообразные превращения, которые, в конечном счете, приводят к его разрушению. Защитить полимер от света...
-
Пожар в салоне пассажирского самолета может привести к очень печальным последствиям и большим жертвам. Не лучше ситуация и при пожаре в салоне...
-
Основной метод снижения скорости гидролиза - затруднение доставки агрессивной среды (вода, основания, кислоты, соли) в полимерную матрицу....
-
Здесь следует подчеркнуть, что вторичной переработке могут быть подвергнуты только ТПО из термопластичных синтетических материалов, т. е. материалов,...
-
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МЕМБРАН - Полимеры в мембранах
Основными материалами для изготовления плоских полимерных мембран являются: ацетаты целлюлозы, ароматические полиамиды, полисульфонамид, полиэфирсульфон,...
-
Окисление полиэфиров, Действие света и других излучений - Деструкция полимеров полиэтилентерефталата
Полиэфиры при высоких температурах окисляются под влиянием кислорода воздуха. Ввиду этого реакцию получения полиэфиров проводят в атмосфере азота,...
-
Исследование термических и электрических свойст клеящих полимеров, их стойкости к воздействию кислорода, различных агрессивных сред, атмосферных...
-
Химические и физические процессы в строительстве, Виды материалов - Химия в строительстве
Химический процесс подразумевает соединение нескольких веществ с целью получения нового вещества, по своим химическим свойствам отличного из химических...
-
Синтез полимеров - Полимеры и материалы на их основе
Полимеры получают методами полимеризации или поликонденсации. Полимеризация (полиприсоединение). Это реакция образования полимеров путем...
-
Основы химической термодинамики. Первое начало термодинамики Термодинамические системы и термодинамические параметры. Функции состояния. Парциальные...
-
Физические и химические свойства водорода - Электролиз воды
Молекулярный водород при обычных условиях - газ без цвета и запаха, легко воспламеняется и горит синеватым неярким пламенем. В свободном состоянии...
-
Важнейшие строительные материалы и их соединения - Химия в строительстве
Большинство строительных материалов представляют собой смеси разнообразных химических соединений, которые, в свою очередь, состоят из химических...
-
Скорость реакции определяется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ: V=dC/dtV. Факторы, влияющие на скорость химических...
-
Свойства и важнейшие характеристики. - Полимерные соединения
Линейные полимеры обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств. Важнейшие из этих свойств: способность образовывать...
-
Высокомолекулярные соединения могут существовать в кристаллическом и аморфном состоянии. Необходимым условием существования кристаллической структуры,...
-
Любое превращение молекул есть химический процесс. Химические процессы, протекающие под действием видимого света и ультрафиолетовых лучей, называются...
-
Интерес к ПМОС в немалой степени был вызван рядом практически полезных свойств, которыми они обладают: высокая термическая и термоокислительная...
-
На холоду даже дымящаяся серная кислота (олеум) почти не действует на предельные углеводороды, но при высокой температуре она может их окислять. При...
-
Смеси полимеров - Понятие и свойства полимерных композиционных материалов
Полимеры смешивают для получения полимерных материалов с новыми улучшенными свойствами и расширения ассортимента полимерных материалов. Благодаря...
-
Физические свойства меди - Изменение физико-химических свойств материалов путем диффузии
Цвет меди красный, в изломе розовый, при просвечивании в тонких слоях зеленовато-голубой. Металл имеет гранецентрированную кубическую решетку с...
-
Композиции с дисперсными наполнителями - Понятие и свойства полимерных композиционных материалов
Сочетание полимеров с наполнителями позволяет получать материалы с совершенно новыми эксплуатационными свойствами. Наполнители способны оказывать...
-
Как и все органические материалы, полимеры подвержены окислению. Это приводит к изменению вязкости, цвета, охрупчиванию изделий и ухудшению...
-
Физические и химические свойства - Магний и его сплавы. Резиновые материалы. Быстрорежущая сталь
Магний - серебристо-белый блестящий металл, сравнительно мягкий и пластичный, хороший проводник тепла и электричества. На воздухе он покрывается тонкой...
-
Введение, Физические и химические свойства - Понятие о микроэлементах (цинк)
Микроэлементы -- химические элементы, входящие в состав организмов в ничтожно малых количествах и необходимые для нормальной жизнедеятельности....
-
Хорошо известно, что для классических линейных полимеров, таких как, например, полистирол, с возрастанием молекулярной массы вязкость резко увеличивается...
-
Фуллериты Конденсированные системы, состоящие из молекул фуллеренов, называются фуллеритами. Наиболее изученная система такого рода -- кристалл С60,...
-
Термическая деструкция - Деструкция полимеров полиэтилентерефталата
Полиэфиры претерпевают при нагревании деструкцию, глубина которой зависит от температуры, продолжительности нагревания, присутствия катализаторов,...
-
Оценка содержания висмута в организме проводится по результатам исследований биосубстратов - мочи, крови и биоптатов. При хронической интоксикации...
-
Полиэфиры - Деструкция полимеров полиэтилентерефталата
Полиэфиры, полимеры, содержащие в основной цепи макромолекулы функциональные группы простых или сложных эфиров. Полиэфиры могут быть насыщенными и...
-
Химический высокомолекулярный пластмасса Пластическими массами называют материалы, основу которых составляют полимеры, находящиеся в период формирования...
-
Физико-химические показатели при хранении молока и механической обработке - Химия и физика молока
1). Изменение составных частей при хранении и транспортировании молока. 2). Изменение составных частей при механической обработке. 3). Изменение...
-
Введение - Фотохимическое действие света
Оптика - раздел физики, который изучает явления, связанные с распространением электромагнитных волн преимущественно видимого или близких к нему...
-
Физические свойства воды. В современной шкале измерений вода принята за эталон по очень многим показателям. Температурой таяния льда является 0 градусов...
-
Полиэлементоорганосилоксаны - Кремнийорганические полимеры
Введение атомов металлов в полимерную силоксановую цепь существенно меняет физические и химические свойства полимеров. Полиалюмофенилсилоксан и...
-
Таблица 11. Исходные данные Вид товара Единица измерения Количество реализованного товара, тыс. Цена товара, руб. Базисный период Отчетный период...
-
Упрочнение химических связей, соединяющих основные звенья углеродной цепи, под действием акрилонитрильных группы - СН2--СН атомов фтора приводит к...
-
Полимеры с волокнистыми наполнителями - Понятие и свойства полимерных композиционных материалов
Главная цель наполнения полимеров волокнами - это получение сверхпрочных и легких материалов. Удельная прочность (отношение разрывной прочности к...
Деструкция полимерных строительных материалов под действием физических и механических факторов - Деструкция полимерных материалов