7.2. Стабілізація полімерних матеріалів

Хімічні перетворення мають велике значення для переробки полімерів і експлуатації готових виробів. Процес переробки не обмежується наданням матеріалу певної форми. Це також створення якості, у значній мірі залежної від хімічних процесів, що протікають під дією різних впливів (механічних, теплових, кисню повітря, світла й т.д.). За цим відбувається деструкція, окиснювання полімеру або його структурування. Виникаючі вільні радикали вступають у вторинні реакції, утворюючи розгалуження, сітки. Термоокиснювальні й механохімічні перетворення, неминучі в умовах переробки, викликають різке погіршення якості полімерного матеріалу. Переробка полімерів завжди пов’язана з їхнім частковим руйнуванням, і завдання технолога полягає в тім, щоб по можливості сповільнити хімічні процеси, що приводять до руйнування полімеру. Це можна зробити двома шляхами: застосуванням дуже чистих мономерів або додаванням у полімери спеціальних речовин, називаних стабілізаторами.

Сполуки, застосовувані як стабілізатори, як правило, є сповільнювачами ланцюгових реакцій розпаду полімерів, тобто акцепторами вільних радикалів. Незважаючи на розмаїтість явищ, що відбуваються при руйнуванні полімерів, основну роль у них відіграють ланцюгові процеси окиснювання й розпаду макромолекул. Всі термоокиснювальні й механохімічні перетворення протікають по механізму ланцюгових реакцій. Тому всілякі домішки в полімері, що легко розпадаються на вільні радикали або іони, можуть відігравати роль ініціаторів цих процесів. Отже, полімери, синтезовані з недостатньо чистих мономерів або не дуже ретельно очищених, завжди погано переробляються. Однак при досить високих температурах всі перераховані вище процеси в тім або іншому ступені мають місце й у дуже чистих полімерах. Область переробки полімеру – це температурна область між плавленням і термічним розкладанням. Необхідно, щоб ця область була як можна ширшою. Розширювати її шляхом зниження температури плавлення або температури склування полімеру недоцільно, тому що це призводитиме до зниження теплостійкості матеріалу й погіршенню його експлуатаційних характеристик. Отже, температурну область переробки варто розширювати, підвищуючи температуру розкладання полімеру, тобто шляхом введення стабілізаторів.

Зараз більшість полімерів переробляють з добавкою стабілізаторів, які в умовах експлуатації полімерних виробів запобігають їхньому старінню, тобто зміні властивостей у часі. Стабілізація в широкому сенсі полягає в збереженні вихідних властивостей полімеру за всіляких впливах. Для кожного полімеру повинні застосовуватися свої специфічні стабілізатори.

Однак, оскільки всі реакції розпаду є ланцюговими реакціями, то для їхнього вповільнення можуть бути використані три методи:

- переривання ланцюгових реакцій, що розвиваються в процесі термо- і термоокиснювальногї деструкції;

- створення умов, за яких речовини, що утворюються підчас розпаду, перешкоджають більш глибокому розкладанню полімеру;

- створення умов, за яких розпад протікає оборотно.

На практиці в більшості випадків використовують перший метод.