Полимерные материалы в строительстве. Распад, деструкция, механизм старения полимеров

Распад, или деструкция, полимерных материалов в строительстве может происходить по разным причинам.
Так, нагрев полимеризационных пластических масс до температуры расплавления часто сопровождается так называемой термоокислительной деструкцией.

Наиболее слабыми частями молекулы, способными реагировать с воздействующей средой, являются двойные связи и активные в химическом отношении радикалы. Длинные молекулы могут быть разорваны по цепочке углеродных атомов (собственно деструкция) или, наоборот, сшиты в пространственную сетку с соседними молекулами. Однако этот процесс структурирования, приводя к повышению прочности и твердости, одновременно сообщает материалу и большую хрупкость.
Это наблюдается, например, при действии горячих щелочей на эпоксидные смолы.

Механизм старения полимеров в строительстве различен в зависимости от их состава и внешних воздействий. Существенно при этом и то, с каким катализатором отверждалась смола. Так, например, если эпоксидная смола отверждена полиэтиленполиамином, то термодеструкция протекает быстрее и при менее высокой температуре, чем при отверждении ее малеиновым ангидридом.

Свет, как уже отмечалось, вызывает распад полимеров и инициирует в них развитие окислительных процессов. Фотоны «ударяют» в отдельные точки больших молекул и разрушают их топохимически. При этом часто протекает цепная реакция, т. е., начавшись в одном месте, она вызывает целый ряд других изменений, приводящих к разрушению.

график скорости окисления полиэтилена, полимерные материалы в строительствеРис. 1. Влияние различных добавок на скорость окисления полиэтилена при облучении, 1 — без добавок; 2 —2% окиси свинца; 3 — 2% сажи

В большинстве случаев процессы старения протекают на поверхности полимеров, там где происходит поглощение света, кислорода или озона. Поэтому весьма целесообразно применять такие конструкции, где бы полимер был укрыт от света и окисления.
Важно также будут ли работать изделия при ярком солнечном свете или под крышей, на юге или на севере, под дождем или в сухом месте.
С целью предотвращения или уменьшения явлений старения прибегают к способу стабилизации полимеров.
Введение в состав полимерных материалов в строительстве мельчайших частичек хромата свинца, окиси железа, а лучше всего тонкодисперсной сажи повышает, например, срок службы полиэтилена в атмосферных условиях в несколько раз.

Необходимо, однако, отметить, что отдельные «противостарители» (антиоксиданты) или ингибиторы, полезные для одного вида материалов, в других случаях могут оказаться вредными — стимулирующими распад.
В отдельных случаях целесообразно использовать комбинацию из двух или трех противостарителей.

Как уже отмечалось, хорошим стабилизатором для многих полимеров является сажа, эффективность использования которой определяется степенью окисления поверхности ее зерен. Лучше использовать канальную сажу с крупностью зерен 15—20 мк.
Уже 3% добавки сажи к полиэтилену могут значительно улучшить срок его службы (рис. 1).

Добавить комментарий