EN
Неліктен ультракүлгін сәулелер поликарбонаттың сарғаюына әкеп соғады
Фотохимиялық ыдырау: ультракүлгін сәулелер қалай поликарбонат байланыстарын ыдыратады
Ультракүлгін сәулелер поликарбонат материалдарға, әсіресе 320 нанометрден төмен толқын ұзындықтары бар сәулелерге түскенде, материал молекулалық деңгейде бүліну процесін бастайды. Келесі болатын нәрсе шынымен қызықты – УК сәулесі полимердің негізгі тізбегіндегі коваленттік байланыстарды үзеді. Бұл үзілген байланыстар ауадағы оттегімен реакцияға түсуге дайын еркін радикалдарды пайда етеді, осылайша ғалымдар фотооксидтену деп атайды. Бұл химиялық реакция жалғасқан сайын пластиктегі ұзын молекулалық тізбектерді тікелей қиып өтеді. Қорғанысыз парақтарда бұл процесс материалдың созылу беріктігін жетпіс пайызға дейін төмендетуі мүмкін. Осы процестің басталғанын көрсететін тағы бір белгі бар. Пластика бетінде микроскопиялық ақаулар пайда бола бастайды, олар жарықты барлық бағытта шашыратады. Көбінесе адамдар бұл құбылысты пластиктердің беті бұлтты болып көрінетінін байқайды. Өткен жылы Plastics Institute (Пластика институты) жариялаған зерттеулерге сәйкес, бұл бұлттылық материалдың бүлінуінің алғашқы сатысының белгісі болып табылады.
Түссіздену мен Хромофордың Пайда Болуының Көрінетін Сарғаюдағы Ролі
Материалдар тот басқан кезде, ыдырайтын полимер тізбектер шынымен конъюгацияланған еселі байланыс жүйелері деп аталатын нәрсеге өздерін қайта ұйымдастырады. Бұл тізбек сегменттері шамамен 7 немесе 8 байланысқа жеткенде қызықты нәрсе болады — олар хромофорларға айналады. Осы ерекше молекулалық құрылымдар көрінетін жарық толқын ұзындықтарын жұту қабілетіне ие. Әртүрлі түрлердің барлығы ішінде карбонил топтары (C=O құрылымдары) осы жұмысты жасауда ерекше жақсы болып табылады. Олар 450 нанометр шамасындағы көк жарықты n-ден pi жұлдызға дейінгі электрондық өту арқылы жұтады, бұл заттардың шынындағыдан сарырақ көрінуіне әкеледі. Көптеген адамдар сарғаюдың себебі ластану немесе жылу зақымдануы деп ойлайды, бірақ шынында осы хромофор эффекті негізінен жауапты. Тіпті одан да қатерлісі — бұл процесс қаншалықты тез жүретіндігі. Соңғы жылдары Polymer Degradation Studies журналында жарияланған зерттеулерге сәйкес тура УК сәулесінің әсерінде 18 ай өткеннен кейін материалдар әдетте сарғаюмен қатар бетінің жарылып кетуі мен икемділікті жоғалтуын да көрсетеді.
Негізгі бұзылу тізбегі :
- УК фотондары полимер тізбектерін ыдыратады → Еркін радикалдар түзіледі
- Радикалдар + оттегі → Гидропероксидтер және карбонил топтары
- Карбонилдердің жиналуы → Хромофорлардың пайда болуы
- Хромофорлар көк жарықты сіңіреді → Сарғаю сезімі
Ұзақ уақыттық поликарбонат өнімділігі үшін УК-қа қарсы қорғаныс міндетті
Шағылдырушы УК-қа қарсы қабаттар мен стабилизаторлар қалыңдық пен беріктікті қалай сақтайды
Арнайы қаптамалар мен стабилизаторлар полимердің өзіне зиянды УК сәулелері жетпей тұрып, материалдардың бұзылуын тоқтатады. Өндірушілер осы қорғаныш қабаттарын коэкструзия әдісі арқылы қолданған кезде, молекулалық процестер арқылы УК энергиясын сіңіріп, оны қауіпсіз жылуға айналдыратын заттарды енгізеді. Басқа да маңызды компонент — HALS (қиындатылған амин жарық стабилизаторлары) деп аталатын қосылыс бар, ол өзге тәсілмен жұмыс істейді. Бұл қосылыстар активті радикалдар мен гидропероксидтердің пайда болуына қарсы күресу арқылы тотығудан қорғайды. Бұл комбинация көптеген өнімдерді жылдар бойы сыртта жақсы көрінетін және жақсы жұмыс істейтін күйде ұстайды. Тексерулер көрсеткендей, ұзақ уақыт күн сәулесінде болғаннан кейін де түпнұсқа беріктіктің және мөлдірліктің шамамен 90% сақталады. Бұл терезелер немесе қауіпсіздік барьерлері сияқты құрылыста анық көріну мен мықты құрылым екеуі де маңызды болған заттар үшін осы қорғаныш өңдеулерді міндетті түрде қажет етеді.
Шынайы өмір созылыңқылығы туралы мәліметтер: Қолданылу ортасы қатты болған жағдайдағы беттеуі бар және беттеусіз парақтар
Поликарбонаттың шөлдер мен жағалау аймақтарындағы нақты жағдайларда қалай әлсірейтінін қарастырсақ, ультракүлгін сәулелерден қорғаудың неге осылшама маңызды екенін түсіну оңай. Кез-келген қаптамасыз мөлшердегі поликарбонат күшті күн сәулесінде екі жыл ішінде тез сарғаяды және соққыға төзімділігінің жартысын жоғалтады. Бұл материалдарды ашық аспан астында пайдаланатын әркім үшін үлкен проблема. Алайда, УК стабилизаторларымен өңделген парақтар он жылдан кейін де 3%-ден аспайтын бұлттылық көрсетіп, таза күйін сақтайды. Олар өзінің бастапқы беріктігінің көбін, яғни жаңа кезіндегі 85% немесе одан да жоғарысын сақтап қалады. Мұндай ұзақ қызмет ету мерзімі жалпы алғанда ауыстыру құнын төмендетеді және күтпеген дұрыс жұмыс істемеушіліктерді азайтады. Жылыжайларды басқаратын адамдар үшін бұл маңызды, себебі сарғайған панельдер өсімдіктердің өсуі үшін қажетті жарықты өзіне тартып алады. Мимарлар үшін де бұл маңызды, өйткені сынғыш балкондар дауыл немесе күшті жаңбыр кезінде қауіп-қатер туғызады. Барлық сыртқы тестілеу тек бір қарапайым шындықты көрсетеді: ультракүлгін сәулелерден қорғау — біз кейін қоса алатын қосымша қасиет емес. Егер сыртқы құрылыстарымыздың ұзақ қызмет етуін қаласақ, бұл қорғау бірінші күннен бастап жобаның бөлігі болуы керек.
Поликарбонат қолданыстары үшін дәлелденген УК қорғау әдістері
Бірге экструдерленген УК-ға төзімді қабаттар және олардың өнеркәсіптік сенімділігі
Коэкструзиялық процесс кезінде өндірушілер поликарбонат парағын жасау кезінде тұрақты УК сәулесін жұтатын қабатты тікелей оның құрамына енгізеді. Бұл қабат негізгі материалмен молекулалық деңгейде байланысады. Осы қабат өндірістен кейін жағылатын кәдімгі қаптамалардан немен ерекшеленеді? Негізінен, уақыт өте келе бұл қабаттың күйреу ықтималдығы тым аз және тазарту сияқты қосымша жұмыстар мүлдем қажет емес. Арнайы қабат сүзгі сияқты жұмыс істейді, зиянды УК А және УК В сәулелерін блоктайды, бірақ көзге көрінетін жарықтың көпшілігін өткізіп жібереді. Зертханалық сынақтарда қарқындатылған жасару шарттары коэкструдерленген пластиналардың қаптамасыз кәдімгі пластиналарға қарағанда шамамен үш есе ұзақ қызмет ететінін көрсетті. Ал нақты жергілікті жағдайларда олар он бес жылдан аса таза және берік күйін сақтап қалады. Сондықтан да көптеген жылыжайлар, фонарьлары бар коммерциялық ғимараттар және сыртқы жабдық корпусы осы технологияға сүйенеді, өйткені олар ұзақ жылдар бойы әсерге төтеп бере алатын затты қажет етеді.
Қоспа таңдау: ГЕДҚ күкіртті қоспалар мен бензотриазол УК сіңіргіштері — қай жағдайда қайсысын қолдану керек
Материалдар инженерлері УК-ті тұрақтандырғыштарды қолдану ортасына байланысты таңдайды:
- Тосылған амин жарық тұрақтандырғыштары (HALS) жылулық энергиясы еркін радикалдардың түзілуін жылдамдататын жоғары температура мен жоғары УК-қа ұшырайтын орындарда (мысалы, шөлдерде, жағалауларда) жақсы жұмыс істейді. ГЕДҚ негізінен радикалдарды ұстайтын және пішірілген пероксидтерді ыдырататын қоспа ретінде әрекет етеді — оларды тұрақты сыртқы ортада пайдалануға идеалды етеді.
- Бензотриазол УК сіңіргіштері керісінше, 290–400 нм аралығындағы УК сәулесін сіңіретін «күн кремі» молекулаларындай әрекет етеді және жабынды жолдар немесе жартылай көлеңкелі фасадтар сияқты аралас ішкі-сыртқы орындар үшін қолжетімді қорғаныс ұсынады.
Екі қоспаны бірге қолдану синергиялық нәтиже береді: HALS интенсивті күн сәулесінде бензотриазолдардың функционалдық қызмет ету мерзімін 40% -ға ұзартады (Polymer Aging Research, 2023). Міндетті-критикалық, тұрақты орнатылатын жүйелер үшін екі қоспа стабилизациясымен дайындалған коэкструдирленген поликарбонат ұзақ мерзімді оптикалық және механикалық өнімділіктің ең жоғары кепілдігін қамтамасыз етеді.
ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР
Поликарбонат материалдарында сарғаю құбылысының себебі неде?
Поликарбонаттағы сарғаю негізінен полимер тізбектерінің тотығуы кезінде хромофорлардың пайда болуынан туындайды, бұл көрінетін жарық толқындарын жұтады да сары түс береді.
Күн сәулесінен қорғайтын қаптамалар поликарбонатты қалай қорғайды?
Күн сәулесінен қорғайтын қаптамалар УФ сәулелерінің полимер құрылымына жетуін тоқтатады, УФ энергиясын қауіпсіз жылуға айналдыру арқылы деградацияны болдырмақ және еркін радикалдардың пайда болуын алдын алады.
Поликарбонат қолданылуында УФ сәулелерін толығымен болдырмау мүмкін бе?
Күн сәулесінен толығымен қорғалу қиын болса да, коэкструдерленген ультракүлгінге төзімді қабаттар мен стабилизаторларды қолдану материалдардың қызмет ету мерзімін біршама ұзартып, мөлдірлігін сақтауға мүмкіндік береді.
Неліктен ультракүлгін сәуледен қорғау үшін HALS және Бензотриазол бірге қолданылады?
HALS және Бензотриазолды бірге қолдану синергиялық қорғаныс қамтамасыз етеді; HALS радикалдарды байлау арқылы, ал Бензотриазол ультракүлгін сәулесін жұтып, ұзақ мерзімді өнімділікті арттырады.