Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1960, H. 32 - Åldringsbeständighet hos byggnadsmaterial av plast, av Erik Saare
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Aldringspaverkände faktorer
])e faktorer som orsakar kemiska eller
strukturella ändringar i plaster kan sägas ha en inre
påverkan. Som exempel kan anföras
avspjälk-ning av klorväte ur polyvinylklorid, hydrolys
av estergrupper med förekommande vatten,
dehydratisering av alkoholgrupper till
etergrupper m. m. Som inre ändringar bör även
betraktas krypfenomen vid mekanisk
belastning, upplösning av inre spänningstillstånd
genom diffusion av små molekyler i
makromole-kylgittret samt sammanflätning eller
isärglidning av kedjemolekyler.
Den yttre påverkan på åldringen är
mångsidig och så komplicerad, att de olika faktorer
som orsakar den är svåra att särskilja.
Generellt kan sägas att den i allmänhet framkallar
inre förändringar eller accelererar dessa.
Strålning
Det är sedan länge känt att energirika fotoner
(kortvågiga delen av solspektrum, ultraviolett
strålning och röntgenstrålning) åstadkommer
fotokemiska reaktioner i material av organiskt
ursprung, dit även plasterna räknas. Den
ultravioletta strålningens energi vid 3 500 Å är 82
kcal/mol. En mol ljus är 6,023-10® kvanta,
dvs. lika många kvanta som antalet molekyler
i en grammolekyl (Loschmidts tal). Jämför
man denna energi med bindningsenergin 60—
100 kcal/mol, som vanligen förekommer i
plastmaterial och gäller makromolekylernas
huvudkedja, är det uppenbart att ett flertal
bindningar kan uppspaltas.
Absorberar en molekyl en foton, når den för
en kort tid en högre energinivå, blir exciterad.
Exciterade molekyler kan delta i fotokemiska
reaktioner eller överföra den absorberade
energin till andra molekyler eller slutligen avge en
del av den erhållna energin i form av
strålning med större våglängd (fluorescens,
fosforescens, värme). I den fotokemiska processen
kan därvid bestämda tillsatsämnen i en plast
delta, dvs. de kan verka som katalysatorer.
Färgämnen i en plast kan vid bestrålning med
ultraviolett ljus ha avsevärt olika inverkan på
materialets brottgräns (fig. 1).
Som ett exempel på ämnen, i vilka
fotokemiska reaktioner uppstår är polyvinylklorid. En
termiskt icke påverkad, ren polyvinylklorid
innehåller i princip inga molekylgrupper som
absorberar strålning i den del av solspektrat
som förekommer vid jordytan. Den är alltså
beständig mot fotokemiska processer. Om
emellertid polyvinylkloriden på grund av termiskt
sönderfall innehåller kolatomer med
dubbelbindningar (C = C) eller på grund av termisk
oxidation karbonylgrupper (C = 0), absorberar
dessa grupper ljusenergi som utlöser en
foto-kemisk reaktion. Härvid avspjälkas klorväte
och en ny ljusabsorberande dubbelbindning
bildas.
De nya dubbelbindningarna förskjuter
absorptionen mot större våglängder, varigenom den
blir starkare och den fotokemiska reaktionen
intensivare. På så sätt uppstår en art av
kemisk kedjereaktion, som resulterar i betydande
skador på plasten. Detta är ett klassiskt
exempel på hur små koncentrationer av
föroreningar väsentligt nedsätter
åldringsbeständigheten mot ultraviolett strålning. Ett annat
exempel av samma slag är polystyren, som är
resistent mot ultraviolett strålning, endast om
den är fri från monomer som ju innehåller
dubbelbundna kolatomer.
Mekanismen för den fotokemiska reaktionen
i högpolymera ämnen har nyligen klarlagts
genom försök med modellsubstanser. Sålunda
kunde påvisas att sekundär butylklorid i
närvaro av spår av aceton sensibiliseras så att
klorväte avspjälkas. Därvid kunde fastställas
att de metylradikaler, som frigörs vid
acetonens fotolys, utgör sönderfallscentra för den
sekundära butylkloriden.
Temperatur
Temperaturens inverkan kan inom vissa
gränser åskådliggöras enklast med tiogradersregeln,
enligt vilken reaktionshastigheten fördubblas
vid en temperaturhöjning av 10°C. Sålunda
beror hastigheten hos alla kemiska
åldringsprocesser av temperaturen. Även fysikaliska
processer, såsom diffusion av mjukningsmedel
i ytskikten eller inträngning av vatten i plaster
är starkt temperaturberoende. Plasternas
egentliga värmebeständighet, frånsett
åldringsprocesser, beror av dissociationsenergin för
makromolekylernas kemiska bindningar (tabell 1).
Uppgifterna i tabell 1 förklarar den höga
termiska stabiliteten hos akrylnitril, fenolharts
(C—C-aromatisk) och fluorkolväten. Därvid
bör dock iakttas att intermolekylära krafter
inverkar väsentligt på stabiliteten hos
bindningar inom molekylen. Viktigast är i detta
fall inverkan av dels polära, dels tunga
sid-grupper. Av dessa bör särskilt framhållas stora
sidgrupper som minskar huvudkedjans
stabilitet.
En kolkedjas termiska stabilitet beror på
typen av de i kedjan ingående kolatomerna (se-
Tabell 1. Bindningsenergier för de viktigaste
organiska bindningarna1,
[-Bindningsenergi-]
{+Bindnings-
energi+}
kcal/mol
C = N (nitril) ..............................................186
C = 0 (keton) ............................................178
C = C (R—CH = CH—R) ..........................147
C —C (aromatisk) ....................................124
C—F ............................................................119
O—H (alkohol) ..........................................110
C—H (alifatisk) ........................................98
Si—O (silikon) ..........................................89
C—O (alkohol) ..........................................87
C—G (alifatisk) ........................................83
C—O (eter) ................................................79
C—Cl............................................................78
Si—C ............................................................70
C—S ............................................................66
838 TEKNISK TIDSKRIFT 1960 H. 30
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
