چرا پلاستیک‌ها در مقابل نور خورشید تخریب می‌شوند؟

پلاستیک‌ها دسته‌ای پرکاربرد از پلیمرها هستند که روز به روز استفاده از آن‌ها در فضای باز در حال افزایش است. پلیمرها تحت شرایط مختلف آب وهوایی و UV دچار تغییراتی در ظاهر یا کاربری می‌شوند. به طور معمول این مواد در مواجهه‌ طولانی مدت با نور UV  تغییر رنگ و خواص مکانیکی از جمله کاهش استحکام کششی و مقاومت در برابر ضربه، شکنندگی، ایجاد ترک و ورقه‌ای شدن می‌شوند. تخریب و تجزیه پلاستیک‌ها ناشی از عوامل مختلف که Weathering نامیده می‌شوند، صورت می‌گیرد. به همین دلیل مقاومت این گونه مواد در برابر شرایط جوی به مسئله‌ای مهم تبدیل شده است. این موضوع مواد پلیمری مقاوم در برابر UV و استفاده از مستربچUV در پلاستیک‌ها را توسعه داده است.

در این نوشته ابتدا به توضیح مختصری از هر کدام از عوامل جوی مؤثر بر تخریب پرداخته می‌شود و سپس به معرفی برخی از مستربچ‌های مقاوم در برابر UV و لزوم استفاده از تست شرایط جوی تسریع‌یافته اشاره می‌گردد.
عوامل منجر به تخریب

مهم‌ترین عوامل منجر به تخریب به صورت جداگانه یا ترکیبی عبارتند از:

    تابش خورشید
دما
رطوبت
اثرات دیگر اتمسفر

  • Praesent elementum molestie metus, vitae faucibus odio euismod vitae.
  • Nullam faucibus sapien eu neque sagittis, ut commodo nunc porttitor.

  • Cras velit nibh, porttitor id consequat non, porta sit amet orci.

  • Proin rhoncus, urna sed pretium tincidunt, leo tellus sagittis velit, et placerat elit dolor non felis.

تابش خورشید

قرار گرفتن بلند مدت در معرض تابش آفتاب، به ویژه اشعه ماوراء بنفش، منجر به شکستن زنجیره‌های پلیمری و پیوندهای شیمیایی و ایجاد رادیکال و بنابراین تضعیف خواص فیزیکی، تغییر رنگ و ورقه‌ای شدن سطوح می‌شود. در بدترین حالت محصولات پلاستیکی شکننده می‌شوند و حتی بعد از مدت کوتاهی تجزیه می‌گردند. برای محافظت از پلاستیک‌ها در مقابل اثرات مخرب اشعه ماوراء بنفش، ترکیبات پایه باید به اندازه کافی تثبیت شوند.

دما

هنگامی که مواد پلاستیکی در معرض گرما و سرمای شدید یا دمای بالا در مدت زمان طولانی قرار می‌گیرند، ساختار پلیمر ممکن است متحمل آسیب فیزیکی گردد. همچنین تغییرات دمای بالا منجر به تحریک واکنش‌های شیمیایی و تضعیف مواد پلاستیکی می‌شود.

از طرفی می‌تواند دمای کاربری ماده موردنظر در رنجی باشد که همچنان ماده از مقاومت خوبی در برابر ضربه و فشار برخوردار باشد با این وجود آلودگی هوا می‌تواند اثرات نامطلوبی بر این ویژگی‌ها داشته باشد. همچنین تابش خورشید دمای سطوحی که به طور مستقیم در معرض قرار گرفتند را می‌تواند تا ۲۰ درجه سلسیوس بالاتر از دمای محیط، بسته به رنگ ماده افزایش دهد.

رطوبت

تأثیر نور UV روی آب منجر به تولید انواع مختلف رادیکال‌های آزاد می‌شود. این رادیکال‌ها می‌توانند فرایند تخریب را آغاز کنند و ادامه دهند. علاوه بر این ممکن است تخلخل و مهاجرت میکروب‌ها را افزایش دهد. اکثر فرایندهای تخریب در آب‌و هوای خشک بسیار آهسته‌تر از آب‌و هوای مرطوب است.

اثرات دیگر اتمسفری

آلاینده‌های مختلف جوی مانند خاک و گرد و غبار و همچنین مواد مضر مثل گوگرد دی اکسید (SO۲) یا ازون و سولفوریک اسید موجود در باران اسیدی در کاربردهای مربوط به فضای باز اجتناب‌ناپذیر هستند. این آلاینده‌ها می‌توانند باعث اثرات شدیدتر Weathering شوند. از جمله مواردی که می‌توان به آن اشاره کرد، قرار گرفتن در معرض شدید گازهای خاصی مانند خروجی از اگزوز وسایل نقلیه می‌باشد که می‌تواند تخریب مواد را به طور قابل توجهی تسریع کند و منجر به ضعف عملکرد مکانیکی شود.

پایدارکننده‌های آب‌و هوا برای مواد پلاستیکی

حفاظت از مواد پلیمری در مقابل اشعه ماوراء بنفش و Weathering معمولا توسط ترکیب مواد پلیمری با افزودنی‌ها صورت می‌گیرد. انتخاب یک ماده پایدارکننده مناسب بستگی به زمینه کاربردی، منطقه آب‌و هوایی، الزامات ماندگاری و شرایط خاص در معرض قرارگیری دارد. با افزایش شدت اشعه ماوراء بنفش و Weathering، تثبیت‌کننده‌ها باید بازده بیشتری داشته باشند.

در  ادامه به برخی از ادتیوهای مقاوم در برابر UV و مستربچ‌های پایدارکننده UV اشاره می‌شود.

جاذب‌های نور UV

جاذب‌ها اشعه ماوراء بنفش را جذب کرده و به اشعه مادون قرمز یا انرژی گرمایی تبدیل می‌کنند. این گرما سپس از طریق ماتریس پلیمری انتشار می‌یابد. به طور کلی جاذب‌های نور در شرایط شدید Weathering عملکرد مناسبی ندارند.

کربن سیاه یکی از جاذب‌های با بازده بالا و ارزان قیمت به عنوان یک افزودنی استاندارد برای قطعات خاکستری و سیاه استفاده می‌شود. از این رو قطعات سیاه در حال حاضر مقاومت خوبی در برابر اشعه ماوراء بنفش در مناطق آب‌و هوایی معتدل ارائه می‌دهند. اما از سوی دیگر، رنگ سیاه برای اثرات بسیار شدید Weathering و یا در مواردی که رنگ‌های دیگر مطلوب باشد، مناسب نیست.

توسط |۱۳۹۸-۱-۲۷ ۲۰:۰۲:۴۵ +۰۴:۳۰آذر ۱۶ام, ۱۳۹۴|خبر|