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如何避免塑料型材加工中聚合物的降解？

信息來源于：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于：2022-07-19

塑料型材在加工過程中如果聚合物，要受到高溫、強(qiáng)剪切力等的作用，在這些強(qiáng)的作用下，高分子鏈要產(chǎn)生斷鏈，因而分子量下降，這就是降解。

一、降解的分類
1.自由基連鎖降解反應(yīng)：由熱、應(yīng)力等物理因素引起的降解。在熱或剪切力的影響下，聚合物的降解通常是無規(guī)則的選擇進(jìn)行的。這是因?yàn)榫酆衔镏兴谢瘜W(xué)鍵的能量都十分接近的關(guān)系。在這些物理因素作用下，降解機(jī)理也極其相似，通常是通過形成自由基的中間步驟按連鎖反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行，包括活性中心的產(chǎn)生、鏈轉(zhuǎn)移和鏈斷裂、鏈終止幾個(gè)階段。

2.逐步降解：這種降解主要是在加工的高溫下，聚合物含有微量水分、酸或堿等雜志進(jìn)行有選擇的降解，降解一般發(fā)生在碳-雜鏈（如C-N、C-O、C-S、C-SI等）處，這是因?yàn)樘?雜鏈鍵能較小、穩(wěn)定性較差的緣故。降解具有逐步反應(yīng)的特征，每一步具有獨(dú)立性，中間產(chǎn)物穩(wěn)定，斷鏈的機(jī)會(huì)隨分子量的增大而增大，所以隨著降解反應(yīng)的逐步進(jìn)行，聚合物的分子量逐漸減小的同時(shí)，其分子量分散性也逐步減小。含有酰胺、酯、縮醛的聚合物容易在高溫下發(fā)生水解、酯解、酸解、胺解等降解反應(yīng)。
溫度越高，降解越快；在高溫下停留時(shí)間越長，降解越厲害。加工過程往往有氧氣的存在，氧在高溫下能使聚合物氧化生成過氧化物結(jié)構(gòu)，過氧化物容易分解產(chǎn)生自由基，從而引發(fā)連鎖降解反應(yīng)，稱為熱氧降解，使聚合物降解的主要?dú)v程。
加工過程中，聚合物要反復(fù)受到應(yīng)力的作用（以剪切應(yīng)力為主），當(dāng)剪切應(yīng)力的能量超過鍵能時(shí)，就引起化學(xué)鍵的斷裂，產(chǎn)生降解。剪切作用和熱的作用一起，對(duì)聚合物的降解起強(qiáng)烈的降解促進(jìn)作用。
微量水分是有些聚合物降解的主要因素，如PC、尼龍（PA）、ABS、聚酯等。因此加工之前的干燥是必備的工序。

二、解決措施
聚合物在加工過程中出現(xiàn)降解后，制品外觀變差，內(nèi)在質(zhì)量降低，使用壽命縮短。因此加工過程大多數(shù)情況下都應(yīng)設(shè)法盡量減少和避免聚合物降解。因此通常可采用以下措施：

1.嚴(yán)格控制原材料技術(shù)指標(biāo)，盡量去除聚合物中的催化劑殘留等雜志。
2.使用前對(duì)聚合物進(jìn)行嚴(yán)格干燥，特別是聚酯、聚醚、聚酰胺等聚合物存放過程容易從空氣中吸附水分，用前通常應(yīng)使水分含量降低到0.01-0.05%以下
3.確定合理的加工工藝和加工條件，使聚合物能在不易產(chǎn)生降解的條件下加工成型。
4.加工設(shè)備和模具應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)。主要應(yīng)消除設(shè)備中與聚合物接觸的部分可能存在的死角或縫隙，減少過長的流道、改善加熱裝置、提高溫度顯示裝置的靈敏度和冷卻系統(tǒng)的冷卻效率。
5.在配方中考慮使用抗氧劑、穩(wěn)定劑等以加強(qiáng)聚合物對(duì)降解的抵抗能力。
有些情況下，可以利用聚合物在加工過程中的降解效應(yīng)，如橡膠的開煉（塑煉），降低分子量，提高加工性；聚合物共混物，利用剪切效應(yīng)產(chǎn)生的自由基，可是兩種或多種聚合物產(chǎn)生接枝、共聚等反應(yīng)，從而提高共混物的性能

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