Влияние валентного состояния металла-добавки на термоокислительную стойкость ингибированного полиэтилена

дипломная работа

Введение

Постоянно растущие требования к качеству изделий из пластмасс предопределяют создание новых полимерных материалов, обладающих стабильными свойствами и улучшенными эксплуатационными характеристиками. При переработке, эксплуатации и хранении полимеры подвергаются воздействию ряда химических и физических факторов, которые приводят к старению и потере исходного комплекса физико-химических свойств. К основным физическим факторам относятся тепло, свет, различные механические нагрузки и др. В зависимости от конкретных условий эксплуатации эти факторы могут оказывать одновременное или раздельное воздействие на полимер, инициируя при этом различные физико-химические процессы, ухудшающие качество полимера вплоть до его разрушения [1].

Так, практически все природные и синтетические полимеры подвержены окислительному старению. В связи с этим разработка способов стабилизации и создание путем модификации полимеров с комплексом физико-химических свойств, стабильным в процессах переработки, хранения, эксплуатации является одной из важнейших задач физики и химии полимеров.

В настоящее время используют два подхода к решению проблемы повышения стабильности свойств полимерных материалов: синтез новых высокомолекулярных соединений и направленная модификация промышленно выпускаемых полимеров путем введения небольших количеств различных ингредиентов (стабилизаторов-модификаторов). Второй подход является более перспективным как с экономической, так и с технологической точек зрения [2].

Стабилизаторы, препятствующие развитию окислительных реакций в полимерах, называют антиоксидантами. По механизму действия антиоксиданты делятся на две большие группы. Первую группу составляют вещества (ингибиторы), которые реагируют со свободными полимерными и радикалами на стадии их образования. К этой группе относятся широко применяемые на практике соединения, на основе ароматических аминов и фенолов с разветвленными алкильными заместителями. Ко второй группе относятся вещества, способные вызывать разложение образующихся первичных продуктов окисления - гидропероксидов (к ним относятся сульфиды, меркаптаны, тиофосфаты и др.) [3].

Эффективную защиту от термоокислительного старения обеспечивает применение пары антиоксидантов, действующий по разным механизмам, взаимоусиленный стабилизирующий эффект смесью двух антиоксидантов называют синергизмом.

По механизму стабилизации полимеров можно выделить цепную и нецепную стабилизацию. Первая связана с дезактивацией активных центров цепного процесса (цепное ингибирование), вторая - с дезактивацией веществ, участвующих в любых реакциях в полимере, приводящих к его старению (нецепное ингибирование). Примером последнего способа стабилизации полимеров может служить образование металлами-катализаторами неактивных комплексных соединений [4].

Стабилизация структуры полиолефинов, поиск для этой цели новых антиоксидантов, повышение эффективности уже существующих всегда были актуальными вопросами химии высокомолекулярных соединений. Особенно остро проблемы стабилизации структуры полимера и эффективности антиоксидантов встают при ингибировании полиолефинов, контактирующих с переходными металлами (металлополимерные материалы и конструкции; вторичный полиолефин, загрязненный переходными металлами в процессе эксплуатации и рециклинга). Известно, что соединения переходных металлов являются катализаторами окислительных процессов полимера, что приводит к существенному сокращению эксплуатационного периода металлополимерной конструкции или изделия. По этой причине использование антиоксидантов для ингибирования полиолефинов в составе металлополимерных систем обычно сопровождается снижением эффективности добавки. Однако, экспериментально установлено, что в некоторых металлополимерных системах ингибирующая способность АО может «аномально» - неаддитивно изменяться: либо повышаться, либо очень резко снижаться.

Поэтому целью дипломной работы является изучение изменений эффективности фенольного и аминного антиоксидантов в условиях окисления полиолефинов, контактирующих с переходными металлами разной валентности.

Задачами являются:

- изучение основных закономерностей процесса окисления (старения) полимеров;

- изучение влияние металлов (и их оксидов) на процессы окисления ингибированного полиэтилена;

- проведение эксперимента, выявляющего влияние оксидов (Co2O3 и Co3O4; CrO3 и Cr2O3; FeO и Fe2O3; Sb2O3 и Sb2O5, СuO и Cu2O) на изменения эффективности фенольного антиоксиданта ирганокса 1010;

- проведение эксперимента, выявляющего влияние оксидов (СuO и Cu2O) на изменения эффективности аминного антиоксиданта неозона Д.

окисление полимер фенольный антиоксидант

Делись добром ;)