高分子材料的稳定与降解-第三章-聚合物降解各论ppt课件.ppt
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1、变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第三章第三章 聚聚 合合 物物 降降 解解 各各 论论第一节第一节 聚聚 烯烯 烃烃变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 一、概一、概 述述 聚烯烃通常指由聚烯烃通常指由-烯烃(乙烯或烷基取代烯烃(乙烯或烷基取代乙烯)均聚或共聚生成的半结晶热塑性材乙烯)均聚或共聚生成的半结晶热塑性材料。产量为所有塑料之首。料。产量为所有塑料之首。变电站电气主接线是指变电站的变压
2、器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变
3、电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 推论一:聚烯烃的降解大多是由于外来杂推论一:聚烯烃的降解大多是由于外来杂质(不纯物)引起的质(不纯物)引起的。 理由:与工业聚烯烃相似的纯烃,在相同条件下理由:与工业聚烯烃相似的纯烃,在相同条件下稳定得多。稳定得多。 杂质包括残留的催化剂,或从其它途径引入杂质包括残留的催化剂,或从其它途径引入的各种外来杂质。的各种外来杂质。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变
4、电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 推论二:聚烯烃中存在能吸收太阳光的物推论二:聚烯烃中存在能吸收太阳光的物质或基团,特别是含氧基团质或基团,特别是含氧基团。如:羰基、如:羰基、氢过氧化物等。氢过氧化物等。 理由:理由:CC键不能吸收波长大于键不能吸收波长大于190nm的光,的光,而太阳辐射至地球表面时,波长而太阳辐射至地球表面时,波长280nm;但工但工业聚烯烃在阳光照射下很快变脆。业聚烯烃在阳光照射下很快变脆。 现已证明:氢过氧化物(现已证明:氢过氧化物(ROOH)是光降解是光降解的重要引发剂。的重要引发剂。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从
5、而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 聚烯烃的降解和稳定性与聚合物的结构有关。聚烯烃的降解和稳定性与聚合物的结构有关。 各种键和基团的热稳定性依次为:各种键和基团的热稳定性依次为:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 故聚烯烃的热稳定次序依次为:故聚烯烃的热稳定次序依次为: 聚乙烯聚乙烯 聚丙烯聚丙烯 聚异丁烯。聚异丁烯。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 有氧存
6、在时,聚烯烃发生自动氧化。有氧存在时,聚烯烃发生自动氧化。 自动氧化也与聚合物的结构有关:链的支化自动氧化也与聚合物的结构有关:链的支化将加速自动氧化。将加速自动氧化。 故预计熔点以上三种主要聚烯烃氧化稳定顺故预计熔点以上三种主要聚烯烃氧化稳定顺序为:序为: 高密度聚乙烯高密度聚乙烯 低密度聚乙烯低密度聚乙烯 聚丙烯聚丙烯变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 聚烯烃受到光照射时的行为与其先前的热聚烯烃受到光照射时的行为与其先前的热氧化历史有关。氧化历史有关。 主要聚烯烃的光氧化稳定性与它们的热氧
7、化主要聚烯烃的光氧化稳定性与它们的热氧化稳定性顺序相同。稳定性顺序相同。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 二、聚烯烃的降解二、聚烯烃的降解 1. 聚乙烯聚乙烯 (1)聚乙烯的光降解)聚乙烯的光降解 不存在氧时,纯聚乙烯对紫外光的作用相当稳定。不存在氧时,纯聚乙烯对紫外光的作用相当稳定。 商品聚乙烯的耐候性决定于在样品表面发生的光氧商品聚乙烯的耐候性决定于在样品表面发生的光氧化反应。光氧化反应的由杂质或羰基的存在引起。化反应。光氧化反应的由杂质或羰基的存在引起。 现象:在空气中紫外线照射聚乙烯
8、膜会引起氧的吸现象:在空气中紫外线照射聚乙烯膜会引起氧的吸收及一系列反应。收及一系列反应。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 聚乙烯光氧化初期,观察到以下现象:聚乙烯光氧化初期,观察到以下现象: 240280nm区域吸收增加,被认为是由共区域吸收增加,被认为是由共轭不饱和化合物所引起;轭不饱和化合物所引起; 加热下共轭不饱和化合物消失,各类自由加热下共轭不饱和化合物消失,各类自由基以可测定的速度生成。基以可测定的速度生成。 实验结构证实了这一结论。实验结构证实了这一结论。变电站电气主接线是指变
9、电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 Yanai等的多层等的多层LDPE片材的加速气候老化片材的加速气候老化实验:实验: 现象:羰基含量和力学性能均呈抛物线对称现象:羰基含量和力学性能均呈抛物线对称分布:最里层受到的影响最小,面向辐射源分布:最里层受到的影响最小,面向辐射源的最外层受到的影响最大。的最外层受到的影响最大。 结论:聚合物的光氧化是自催化反应,受氧结论:聚合物的光氧化是自催化反应,受氧扩散的影响。扩散的影响。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接
10、线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 (2)聚乙烯的热降解)聚乙烯的热降解 无氧条件下,聚乙烯对热非常稳定。无氧条件下,聚乙烯对热非常稳定。 聚乙烯热降解遵循无规断链及分子内和分子聚乙烯热降解遵循无规断链及分子内和分子间转移反应的机理,降解产物有:乙烯、丙间转移反应的机理,降解产物有:乙烯、丙烯、丁烯和分子链更长的烯烃碎片。烯、丁烯和分子链更长的烯烃碎片。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电
11、力系统接线组成中一个重要组成部分 研究热降解的方法:热重法和差热分析。研究热降解的方法:热重法和差热分析。 热对氧化也有重要影响,在加工时应尽量避热对氧化也有重要影响,在加工时应尽量避免聚合物熔体与氧接触。免聚合物熔体与氧接触。 聚乙烯的热氧化产物:酮、羧酸、挥发分,聚乙烯的热氧化产物:酮、羧酸、挥发分,少量的酯和内酯;高温氧化时有醛生成。少量的酯和内酯;高温氧化时有醛生成。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 聚乙烯热氧化时的主要反应是交联反应,聚乙烯热氧化时的主要反应是交联反应,或生成长链支
12、化产物。或生成长链支化产物。 一般认为:交联由于自由基相互结合而形成。一般认为:交联由于自由基相互结合而形成。 现在有证据表明:自由基在双键上的加成非现在有证据表明:自由基在双键上的加成非常重要。常重要。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 (3)聚乙烯降解的应用研究)聚乙烯降解的应用研究 Pages研究了研究了HDPE在冬季气候老化条件下结在冬季气候老化条件下结构和力学性能的变化。构和力学性能的变化。 Svorcik研究了聚乙烯和聚丙烯正离子表面处研究了聚乙烯和聚丙烯正离子表面处理改性对性能的
13、影响。理改性对性能的影响。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 2. 聚丙烯聚丙烯 (1)聚丙烯的光降解)聚丙烯的光降解 纯聚丙烯不吸收波长大于纯聚丙烯不吸收波长大于200nm的光。的光。 但工业聚丙烯含有的各种生色基团在不同程度上吸但工业聚丙烯含有的各种生色基团在不同程度上吸收波长大于收波长大于290nm的紫外光。各种抗氧剂和过氧化的紫外光。各种抗氧剂和过氧化物分解剂也使聚合物的吸收范围向大波长区域延伸。物分解剂也使聚合物的吸收范围向大波长区域延伸。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线
14、路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 真空中紫外光照射聚丙烯,生成甲基自由基、亚甲真空中紫外光照射聚丙烯,生成甲基自由基、亚甲基自由基和链末端自由基。基自由基和链末端自由基。 在空气中用紫外光照射聚丙烯,将发生快速光氧化。在空气中用紫外光照射聚丙烯,将发生快速光氧化。其相对分子量随紫外光照射时间的延长而迅速降低。其相对分子量随紫外光照射时间的延长而迅速降低。断链数最初与照射时间成线形关系,随后表现出自断链数最初与照射时间成线形关系,随后表现出自催化的光氧化机理。催化的光氧化机理。 光氧化优先发生于表面的表面,一段程度上也在内光氧化优先发
15、生于表面的表面,一段程度上也在内部进行。部进行。 光氧化降解的聚丙烯中约含光氧化降解的聚丙烯中约含16的醛基和酮基,而的醛基和酮基,而热氧化聚丙烯中含热氧化聚丙烯中含42。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 对聚丙烯的光氧化而言,氢过氧化物也是主对聚丙烯的光氧化而言,氢过氧化物也是主要的起始光引发剂。要的起始光引发剂。 在光氧化的聚丙烯中,氢过氧化物浓度比氧在光氧化的聚丙烯中,氢过氧化物浓度比氧化的聚乙烯中高很多。化的聚乙烯中高很多。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相
16、连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 聚丙烯氢过氧化物的光解过程中,主要的挥聚丙烯氢过氧化物的光解过程中,主要的挥发产物是水,还包括少量的乙烷、乙烯、丙发产物是水,还包括少量的乙烷、乙烯、丙烷、丙烯等。烷、丙烯等。 实验研究:实验研究:射线对聚丙烯氧化和物理性能的射线对聚丙烯氧化和物理性能的影响。影响。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中
17、一个重要组成部分(2)聚丙烯的热降解)聚丙烯的热降解 无氧条件下,聚丙烯热裂解的敏感性比聚乙烯无氧条件下,聚丙烯热裂解的敏感性比聚乙烯大大3.5倍。倍。 有氧条件下,聚丙烯热裂解比聚乙烯大约有氧条件下,聚丙烯热裂解比聚乙烯大约30倍。倍。 聚丙烯的热分解遵循无规断链机理:聚丙烯的热分解遵循无规断链机理:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 有氧存在时,自由基的反
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