Onze Blogs

UV-eigenschappen van kunststoffen: transmissie en weerstand

Delen op Facebook
Delen op Twitter
Delen op LinkedIn
Inhoudsopgave

We zijn ons ongetwijfeld allemaal bewust van het belangrijkste effect van ultraviolette (UV) straling op onszelf: hoeveel van ons hebben een rode neus gekregen na een dagje in de zon? Onze huid is niet de enige organische structuur die lijdt; zelfs polymeren zullen tot op zekere hoogte worden aangetast door blootstelling aan zonlicht en ultraviolette straling. Het grootste probleem is dat zoveel parameters het blootstellingsniveau beïnvloeden, en er zijn verschillende manieren om weerstand te bieden tegen de effecten.

UV-straling en het elektromagnetische spectrum

UV-licht maakt deel uit van het elektromagnetische spectrum. Het bevindt zich aan de hogere kant van energie in vergelijking met zichtbaar licht en wordt in energie gevolgd door röntgenstralen en de gammastralen - zie diagram.

UV-straling wordt opgesplitst in drie verschillende typen zoals beschreven in tabel 1 samen met hun kenmerkende werking.

BESCHRIJVINGGOLFLENGTEBEREIK (nm)GEMEENSCHAPPELIJK EFFECT
UVA320 - 400HUID BRUINEN
UVB280 - 320VERBRANDING VAN DE HUID
UVC100 - 280KIEMDODEN

Een van de belangrijkste problemen bij het beschouwen van het effect van UV-stralen op polymeren is de intensiteit die verband houdt met: ozon in de stratosfeer, wolken, hoogte, de stand van de zon (tijd van de dag en tijd van het jaar) en reflectie. De complexiteit van de effecten is te zien in een globale grafiek van UV-niveaus ?? donkergroen is het hoogst:

Het is ook belangrijk om te onthouden dat de werkelijke omgevingstemperatuur en vochtigheid elk effect van het intensiteitsniveau zullen versnellen. De belangrijkste effecten op polymeren die worden blootgesteld aan UV

Alle soorten UV kunnen een fotochemisch effect veroorzaken in de polymeerstructuur, wat een voordeel kan zijn of kan leiden tot een of andere afbraak van het materiaal. Merk op dat in vergelijking met onze huid, de hogere energie-UVC meer kans heeft om kunststoffen aan te tasten.

vermindering

De belangrijkste zichtbare effecten zijn een kalkachtig uiterlijk en een kleurverschuiving op het oppervlak van het materiaal, en het oppervlak van de component wordt bros. Ik kan instaan ​​voor deze effecten zoals gevonden in de rode apenrepen van polypropyleen (PP) van mijn kinderen. Na een paar jaar in de tuin behielden de geëxtrudeerde buizen hun volledige kleur, terwijl de spuitgegoten klemdelen wit werden en barsten. Andere componenten die waarschijnlijk worden beïnvloed door blootstelling aan de zon zijn onder meer stadionstoelen, tuinmeubilair, kasfolie, raamkozijnen en auto-onderdelen.

Sommige kunststoffen zijn blootgesteld aan veel zwaardere stralingsniveaus dan we op aarde ervaren. Onderdelen in de Hubble Space Telescope (HST) en het International Space Station (ISS) hebben plastic nodig dat bestand is tegen de eisen van de ruimte. Fluorpolymeren zoals FEP en polyimiden zoals Kapton zijn kunststoffen die met succes zijn gebruikt voor de HST en ISS.

De bovenstaande effecten bevinden zich voornamelijk in de oppervlaktelaag van het materiaal en het is onwaarschijnlijk dat ze zich zullen uitstrekken tot een diepte van meer dan 0.5 mm in de structuur. Spanningsconcentraties die worden veroorzaakt door de zeer brosse aard van sommige standaardkunststoffen, kunnen echter leiden tot een volledig falen van het onderdeel. Voordelen.

Velen van ons profiteren van met UV-straling uitgeharde beschermende polymere coatings, zoals polyurethaan-acrylaten, op externe auto-onderdelen. Een meer lokaal voordeel voor veel mensen is de UV-straling in aanrechtreinigers en waterkoelers, die vaak wordt ondersteund door de goede transmissie-eigenschappen van FEP-buizen (gefluoreerd ethyleenpropyleen) en het vermogen ervan niet af te breken. Smeltverwerkbare FEP wordt ook gebruikt als beschermende coating op UV-lampen voor elektronische vliegendoders, waarbij de coating een uitstekende transmissie geeft (slechts ongeveer 4% verlies voor een 0.25 mm-film). Er zijn ook veel toepassingen voor UV-uitharding van inkten op kunststof ondergronden. Niet helemaal geassocieerd met kunststoffen is UVC-straling, die kan worden gebruikt voor het steriliseren van componenten. Interactie van UV-straling en kunststoffen

UV-energie die door kunststoffen wordt geabsorbeerd, kan fotonen opwekken, die vervolgens vrije radicalen creëren. Hoewel veel zuivere kunststoffen geen UV-straling kunnen absorberen, werkt de aanwezigheid van katalysatorresten en andere onzuiverheden vaak als receptoren, waardoor degradatie ontstaat. Er kan slechts een zeer kleine hoeveelheid onzuiverheid nodig zijn om de afbraak te laten plaatsvinden, bijv. sporen per miljard natriumwaarden in polycarbonaat zullen kleurinstabiliteit veroorzaken. In aanwezigheid van zuurstof vormen de vrije radicalen zuurstofhydroperoxiden die de dubbele bindingen van de ruggengraatketen kunnen verbreken, wat leidt tot een broze structuur. Dit proces wordt vaak foto-oxidatie genoemd. Bij afwezigheid van zuurstof zal er echter nog steeds degradatie zijn vanwege het verknopingsproces dat het effect is van kunststoffen die worden gebruikt voor de Hubble-ruimtetelescoop en het internationale ruimtestation.

Ongemodificeerde soorten kunststoffen waarvan wordt aangenomen dat ze onaanvaardbaar bestand zijn tegen UV zijn POM (Acetaal), PC, ABS en PA6/6. Andere kunststoffen zoals PET, PP, HDPE, PA12, PA11, PA6, PES, PPO, PBT en PPO worden als eerlijk beschouwd. Merk op dat een PC/ABS-legering ook als redelijk wordt beoordeeld. Een goede weerstand tegen ultraviolette stralen kan worden bereikt met door Zeus geëxtrudeerde polymeren zoals PTFE, PVDF, FEP en PEEKTM. De enige kunststoffen die worden gevonden met een uitstekende weerstand zijn de imiden, Polyimide (PI) zoals gebruikt in de Hubble Space Telescope en Polyetherimide (PEI).

PTFE heeft een bijzonder goede UV-bestendigheid vanwege de zeer sterke koolstof-fluor (CF) binding [bijna 30% hoger dan de koolstof-waterstof (CH) binding], de gemeenschappelijke zijbinding die de koolstof (CC) ruggengraat omringt in een helix en beschermt het. De meeste fluorpolymeren hebben ook niet de lichtabsorberende chromofooronzuiverheden in hun structuur die kunnen fungeren als initiator voor foto-oxidatie.

Een nuttige interactie van UV en kunststoffen is met fluorescerende witmakers (FWA). In natuurlijk licht kunnen veel polymeerproducten er geel uitzien. Maar door een FWA toe te voegen, wordt het geabsorbeerde UV-licht vervolgens uitgezonden in het blauwe gebied van zichtbaar licht (400-500 nm golflengte), in plaats van in het gele gebied. In vergelijking met andere additieven hoeven FWA's slechts in kleine hoeveelheden te worden toegevoegd, meestal 0.01 ?? 0.05 gew.%.

Hoe UV-degradatie te voorkomen?

Er zijn verschillende manieren om UV-degradatie in kunststoffen te voorkomen ?? door gebruik te maken van stabilisatoren, absorbers of blockers. Voor veel buitentoepassingen zal de eenvoudige toevoeging van carbon black op een niveau van ongeveer 2% de structuur beschermen door het blokkeringsproces. Andere pigmenten zoals titaandioxide kunnen ook effectief zijn. Organische verbindingen zoals benzofenonen en benzotriazolen zijn typische absorptiemiddelen die de UV selectief absorberen en opnieuw uitzenden op een minder schadelijke golflengte, voornamelijk als warmte. Het type benzotriazool is goed, omdat het een lage kleur heeft en kan worden gebruikt bij lage doseringen van minder dan 0.5%.

Het andere belangrijkste beschermingsmechanisme is het toevoegen van een stabilisator, de meest voorkomende is een HALS (Hindered Amine Light Stabilizer). Deze absorberen de aangeslagen groepen en voorkomen de chemische reactie van de radicalen.

In de praktijk zijn de verschillende soorten additieven die worden gebruikt in combinaties of gecompoundeerd tot het oorspronkelijke polymeer om te worden geproduceerd als een speciale kwaliteit voor UV-bescherming. Het kan aantrekkelijk zijn om aan sommige kunststoffen antioxidanten toe te voegen om foto-oxidatie te voorkomen, maar er moet voor worden gezorgd dat de gekozen antioxidant niet werkt als een UV-absorberend middel, wat het afbraakproces juist zal versterken.

Testen van componenten

De verwering van componenten wordt meestal geassocieerd met buitenproducten, maar er kan ook UV-straling zijn van TL-verlichting binnenshuis, waarbij de afdekkingen bestand moeten zijn tegen degradatie en ongunstige kleuring. Versnelde veroudering is een veelgebruikte techniek voor het beoordelen van schade op de lange termijn wanneer het product wordt blootgesteld aan kunstlicht uit verschillende bronnen. De blootstelling vindt vaak plaats bij een verhoogde temperatuur en kan worden gefietst met perioden van hoge luchtvochtigheid.

Er zijn verschillende normen die het type en de niveaus van verlichting regelen, bijv. ASTM D 2565 (Standard Practice for Xenon Arc Exposure of Plastics Intended for Outdoor Applications). Andere zijn, met verkorte beschrijvingen, ASTM D 4329 (fluorescentielamp), ASTM D 4459 (zoals voor 2565 met binnentoepassingen), SAE J1960 (buitenkant van auto's met xenonboog), ISO 4892-2 (Xenonboog) en ISO 4892-3 (Fluorescerend). Geen van de normen geeft echter een vereiste norm voor de eigenschappen van het product aan het einde van de blootstellingsperiode.

Verschillende grote gebruikers leiden hun eigen criteria af. Een voorbeeld is de Weathering of Plastic Pipes (Rapport TR18/99) van het Plastic Pipe Institute, die waarschuwt voor de grote verschillen in omgeving voor verschillende locaties in de VS. Een andere is voor kunststof timmerhout waarbij de hardheid van de buitenhuid niet meer dan 10% mag zijn veranderd na 500 uur blootstelling.

In bovenstaande lijst staan ​​normen voor blootstelling in binnentoepassingen. Dit is zeer relevant voor kunststoffen die worden gebruikt in omhulsels voor fluorescentielampen, waar hun spectrum UV-straling bevat. Er zal een duidelijk effect van verkleuring zijn als een niet-gestabiliseerd polymeer wordt gebruikt.

Samengevat

Als een product wordt blootgesteld aan direct zonlicht, moet de ontwerper of ingenieur geschikte testnormen specificeren en ervoor zorgen dat het plastic de juiste formulering heeft om de gewenste eigenschappen op lange termijn te behouden. Het toevoegen van additieven aan het polymeersmeltproces kan bescherming bieden, of als de volumes voldoende hoog zijn, kunnen de additieven vooraf in de hars worden gemengd.

Hé, ik ben Kevin Lyu, de oprichter van Eyouagro.com, familiebedrijf
Een expert op het gebied van textielbescherming in de landbouw.
In de afgelopen 24 jaar hebben we 55 landen en 150+ klanten zoals boerderijen, boomgaarden en wijngaarden geholpen om hun planten te beschermen. Het doel van dit artikel is om te delen met de kennis met betrekking tot landbouwgroeibescherming om de plant gezonder en sterker te maken.
Wij staan ​​tot uw beschikking voor alle technische of commerciële informatie

CERTIFICATEN

EYOUAGRO herpreekt kwaliteitsnormen

ISO 9001 2015
Ukas Iaf

Laten we een praatje maken

Vraag een offerte aan
Laten we een praatje maken
Vraag een offerte aan

Wij nemen binnen 1 werkdag contact met u op, let op de e-mail met het achtervoegsel “@eyouagro.com”

Laten we een praatje maken

Stel vragen

Laten we een praatje maken

Vraag naar brochures

Laten we een praatje maken

Lees hoe we 100 topboomgaarden aan succes hebben geholpen.