老化在高分子材料的合成、贮存、加工和最终应用的各个阶段均可能发生,可导致材料使用寿命终结而大量废弃,造成资源的极大浪费和严重的环境污染。
高分子材料的老化分类
总的来说,高分子材料的老化可归为以下四种类型的变化:
(1)外观的变化。如出现污渍、斑点、银纹、裂缝等。
(2)物理性能的变化。如质量、尺寸、耐热、耐寒等性能指标的改变。
(3)力学性能的变化。如抗拉、抗弯、抗压等性能的变化。
(4)电性能的变化。如绝缘电阻、介电损耗、击穿电压等。
高分子材料及其制品在实际应用中扮演着十分重要的角色,一旦使用中发生老化失效,必然会造成经济损失,更甚者可能导致环境破坏、人身伤亡事故等等。
因此必须在高分子材料制品老化失效前对其进行更换。在既要本着节能、低碳和生态发展的原则,又要最大程度得发挥高分子材料制品的功能,材料的可靠性和耐久性就越来越受到人们的关注。
尼龙的老化
尼龙PA6,PA66具有质轻、韧性高、电绝缘性和绝热性能良好等优点,广泛应用于电子工业,如电器机械或电动工具外壳、电器用调谐零件、机器外壳,汽车发动机叶片等。
但是,作为电子器件的基本原料,要求其在一定使用期内,不仅力学强度保持较好,而且要求在经历老化后制品的外观和颜色不能变化太大,特别是一些外观要求严格的浅色尼龙制品,否则将会降低电子产品的性能,影响器件的正常使用。
作为室内使用的电子电器用PA6、PA66材料在实际使用中会面临局部温度较高的情况,因而长期的热的作用是使PA6、PA66老化的重要因素之一;在实际使用环境和条件下,大部分情况下会有氧参与尼龙的老化过程,热和氧的共同作用会大大加快其老化进程。因此,对PA6、PA66采取防老化措施是非常必要的。
增强尼龙PA6,PA66抗老化方法
目前已经发现,添加抗氧化剂和共混改性可以改善PA材料的耐热老化性并且极大地延伸材料使用寿命。
常用的增强尼龙具有热氧稳定剂,包括铜稳定剂,胺和受阻酚抗氧化剂,氢过氧化物分解剂等。
根据一些数据介绍和大量实验,不同抗氧化系统的抗衰老作用如下∶铜盐抗氧化剂>1098+626抗氧化系统>1098抗氧化系统>1010+626抗氧化系统。炭黑具有良好的紫外线吸收剂,因此黑色增强尼龙材料比其他彩色增强尼龙更耐老化。
已经发现,POE-g-MAH弹性体在增韧的PA6体系中可以在一定程度上抵抗热老化。抗氧化剂1098和亚磷酸酯抗氧化剂626的组合在PA6系统中具有协同效应。
铜盐抗氧化剂和抗氧化剂1098及其复合抗氧化剂都是PA6树脂体系的高效抗氧化剂。铜盐抗氧化剂对增韧PA6体系具有更明显的抗热老化效果。抗氧化剂1010配混体系对PA6树脂具有有限的抗热老化效果。增强尼龙与铜盐抗氧化剂和1098复台抗氧化增韧PA6材料,可以满足材料的热氧化老化要求。