ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ФОТОПРЕВРАЩЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ И ИХ РЕГУЛИРОВАНИЕ из "Фотохимические процессы в слоях" Отношение к свету многообразных по составу, структуре и свойствам полимерных материалов колеблется в весьма широких пределах — они могут обладать относительно малой или, наоборот, большой светостойкостью. Все они, в том числе и достаточно светостойкие, подвергаясь воздействию солнечного или искусственного освещения в течение месяцев, лет, а иногда и десятилетий, участвуют в инициированных светом химических реакциях. Последние вызывают различные изменения физико-механических свойств полимеров. [c.139] Повышение светостойкости или, напротив, инициирование фотодеструкции — главные проблемы, обусловливающие интерес к фотохимии полимеров, которая имеет много общего с фотохимией низкомолекулярных соединений в конденсированной фазе, но характеризуется и своими специфическими особенностями. В этой области за последнее время появился ряд отечественных [1—6] и зарубежных [7—15] обзоров, материал которых использован в настоящей главе. [c.139] Обычно исследователи изучают свето (и/или погодо-) стойкость полимеров с чисто прикладной точки зрения, выясняют фундаментальные вопросы механизма фотопревращений полимеров, а также определяют влияние на процессы их фотостарения различных добавок. Отличия между прикладными и фундаментальными исследованиями заключаются главным образом в используемых методах и характере результатов получение практических рекомендаций в одном случае и теоретических выводов — во втором. Такие исследования взаимно дополняют друг друга. [c.139] Независимо от цели работы полимеры подвергают облучению и затем наблюдают за происходящими при этом физическими и химическими изменениями. Фотохимические реакции полимеров иногда изучают в растворах, где процессы менее сложны, чем в твердом состоянии. Однако при этом снижается ценность полученных данных, поскольку они не могут отразить полностью специфику превращений в матрице. Поэтому основное внимание уделяется изучению фотопроцессов полимеров в твердой фазе, а жидкофазные имеют вспомогательный, модельный характер. [c.139] Фотопроцессы при эксплуатации полимеров происходят под действием рассеянного солнечного или искусственного света низкой интенсивности, причем нередко большая его часть полимерами не поглощается. Вдобавок эффективность использования энергии поглощенного света в химических превращениях полимеров весьма невелика. Поэтому для получения заметных эффектов действие света (светопогоды) должно быть продолжительным, что является существенным недостатком испытаний в природных условиях. Длительность подобных испытаний обусловливается также синтезом все более стабильных полимеров. Кроме того, неустойчивость климата вызывает необходимость накопления многолетних данных для получения среднестатистических результатов. [c.140] Ускорить испытания светостойкости полимеров вне лаборатории можно, фокусируя с помощью зеркал солнечное излучение на образец достоинствами этого способа являются сохранение спектрального состава воздействующего света и погодных условий. Однако достигаемая при этом эффективность часто оказывается недостаточной тогда проводятся ускоренные лабораторные испытания, результаты которых после корректирования распространяются на естественные условия. Этот способ приобретает в настоящее время наибольшее значение благодаря появлению аппаратов, имитирующих влияние погоды, с мощными световыми источниками. [c.140] Основной свет, действующий на полимеры, — солнечный. Состав солнечного излучения (200—2500 нм) таков, что половина его приходится на видимую часть спектра, 40% представляют собой ИК-составляющую и 10% отвечает УФ-свету. Фактически все излучение в области длин волн короче 290—300 нм отфильтровывается земной атмосферой, и достигающий поверхности Земли УФ-и видимый свет распределяется согласно спектру, приведенному на рис. IV. 1. [c.140] Среди аппаратов, служащих для ускоренных испытаний стойкости полимеров к светопогоде, наряду с федометрами и ведоме-трами наиболее совершенны ксенотесты (рис. IV. 3). В них испытуемые образцы размещены на барабане, который вращается вокруг находящихся в центре источников света, окруженных, если необходимо, светофильтрами. Свет равномерно попадает на каждый образец, который в свою очередь вращается вокруг собственной оси. Он то поворачивается к свету, то попадает в тень. Этим имитируется день и ночь естественных условий и предотвращается перегрев образцов. При испытаниях поддерживаются заданные температура и влажность образцы могут по определенному графику опрыскиваться водой (моделирование осадков) и подвергаться действию озона, двуокиси серы, двуокиси азота и т. п. (имитация атмосферных загрязнений). В результате моделируется воздействие совокупности многих природных факторов. [c.141] Для общих испытаний светостойкости обычно используются образцы промышленных полимеров. При их изучении до и после фотолиза применяют обычные методы химии полимеров, в частности проводят разделение методами центрифугирования, гель-хроматографии и характеризуют такими параметрами, как молекулярная масса, выход гель-фракции, характеристическая вязкость -растворов и т. п. В исследованиях механизмов фотопревращений полимеров применяют, как правило, очищенные и хорошо охарактеризованные образцы. В данном случае стараются выделить различные факторы и изучить влияние каждого в отдельности. Для этого используют весь арсенал физико-химических методов органической химии и фотохимии, и особенно спектральные. Например, люминесцентные измерения позволяют установить мультиплетность и природу излучательных состояний и в целом охарактеризовать фотофизические процессы в полимере с их участием. Чаще всего при фотолизе используется монохроматический свет известной интенсивности, что позволяет (зная количество поглощенного света) находить квантовые выходы фотохимических реакций. [c.141] Сильное влияние фотопревращений полимеров на их физико-механические свойства нередко можно наблюдать даже визуально. Так, после облучения на воздухе в течение 96 ч УФ-светом ртутной лампы среднего давления (450 Вт) полипропиленовая пленка разрушается. [c.143] Вернуться к основной статье