Uživatelské nástroje
Teplotní degradace plastů
Při dlouhodobém vystavení polymerních materiálů účinkům teploty nad 60 ÷ 70 °C 1) nastává teplotní stárnutí. Při tepelném stárnutí dochází ke změně molekulární, případně i nadmolekulární struktury polymerů a probíhají změny jak chemické tak i fyzikální povahy2).
Zvýšením teploty dochází u polymerů k jejich měknutí a případně k tání3). Při dalším zvyšování teploty dochází již ke změně struktury polymeru, nastává jeho rozklad - degradace
Z chemických procesů může probíhat síťování, oxidace, odbourávání polymeru či odštěpování substituentů. Z fyzikálním pochodům to jsou změny nadmolekulární struktury, mění se počet i velikost krystalů. Dochází k relaxaci napětí a vznikají hmotové ztráty vytěkáváním změkčovadel, stabilizátorů a jiných přísad. Jejich migrace z materiálu může proces teplotního stárnutí stárnutí urychlovat. Tyto unikají přímo do ovzduší, nebo migrují na povrch materiálu, kde ulpívají a tvoří souvislý film či tzv. vykvétání [1].
Každý polymerní materiál je použitelný v určitém teplotním rozmezí. Se stoupající či klesající teplotou se jeho vlastnosti mění v závislosti na typu polymeru a teplotě. U polymerů s lineárními řetězci jsou makromolekuly vzájemně vázány sekundárními vazbami, jejichž pevnost se stoupající teplotou významně klesá. Naopak u prostorově vázaných polymerů či polykondenzátů jsou makromolekuly vázány primárními vazbami, jejichž pevnost se v širokém rozsahu teplot nemění.
<html> <center> </html>
| Polymer | Mezní teplota (°C) |
|---|---|
| Polypropylen | 100 |
| Fluoroplasty | 250 |
| Polyvinylchlorid | 60 |
| Polystyren | 80 |
| Polykarbonáty | 130 |
| Polyamidy | 80 - 120 |
| Pryže z přírodního kaučuku | 70 |
| Pryže z butadienového kaučuku | 80 |
Tab 1 Mezní teploty dlouhodobé použitelnosti polymerů [5].
<html> </center> </html>
Degradace polymeru je nevratný proces a probíhá podle tří schémat: některé polymery tzv. depolymerují, u jiných dochází k destrukci nebo k degradačnímu síťování.
- Depolymerace – štěpení polymerů na nízkomolekulární látky, případně monomer, aniž by se měnilo jejich chemické složení (typické pro PMMA, PTFE, PS, PA-6 ad.).
- Destrukce – rozštěpení libovolné vazby v řetězci, odštěpování nízkomolekulárních látek (např. vody, chlorovodíku, alkoholu), přičemž dochází ke změně chemického složení polymeru a k prudkému poklesu molární hmotnosti. Příkladem je např. polyvinylchlorid (PVC), který se rozkládá za vzniku chlorovodíku.
- Degradační síťování – převládá nad štěpnými reakcemi, např. při tepelném stárnutí pryží nebo v závěrečné fázi destrukce PVC.
Nástroje pro stránku
