В современном мире полимеры играют ключевую роль в различных отраслях промышленности. Они используются в производстве товаров, которые окружают нас в повседневной жизни, от упаковки продуктов до строительных материалов. При этом к полимерам предъявляют повышенные требования в плане долговременной стабильности в различных условиях эксплуатации. Например, композитным изделиям в авиакосмической промышленности, электроизоляционным материалам или высокомолекулярным соединениям в медицине. Длительность эксплуатации изделий может составлять десятилетия.
 |
|
Термогравиметрический анализатор от компании Beijing Jing Yi Gao Ke Instrument |
Для оценки длительной стабильности различных материалов используется термогравиметрический анализ (ТГА) - метод ускоренного испытания срока службы полимеров. Оценка основана на применении уравнения Аррениуса, устанавливающего связь между скоростью химической реакции (скоростью разложения) и температурой.
  |
Значение энергии активации (Ea) уравнения Аррениуса определяется в соответствии с ГОСТ Р 56722-2015. В этом методе проводят испытания небольших навесок (не более 10 мг) материала при нескольких различных скоростях нагревания и измеряют изменение массы в зависимости от температуры (рисунок 1). Определяют температуры, соответствующие заданным степеням превращения для каждой скорости нагревания. Для заданной степени превращения строят график зависимости логарифма скорости нагревания от обратной величины абсолютной температуры и рассчитывают энергию активации по наклону полученной таким образом прямой линии.
 |
|
Уравнение-Арениуса
|
Полученное значение энергии активации подставляют в уравнение Аррениуса и определяют время, в течение которого будет достигнута заданная степень конверсии при определенной температуре. В приведенном примере зависимости, заданная степень конверсии (разложение полимера) при температуре 340°будет достигнута уже через неделю. В то же время, при температуре менее 260°С ожидаем срок службы материала будет несколько десятков лет.
