O envelhecimento do ozônio é o fenômeno de deterioração do desempenho dos materiais (especialmente borracha, plástico e outros materiais poliméricos) sob o efeito do ozônio, seus principais fatores de impacto podem ser resumidos a partir das condições ambientais, propriedades do material, força externa e fatores de tempo quatro aspectos, especificamente como segue:

I. Condições ambientais

Concentração de ozônio

Efeito direto: quanto maior a concentração de ozônio, mais moléculas ativas entram em contato com o material, a taxa de reação oxidativa é mais rápida e o envelhecimento aumenta.

Cenário típico: áreas industriais, áreas de fumaça fotoquímica urbana com altas concentrações de ozônio, o risco de envelhecimento do material aumenta significativamente.

temperatura

Efeito acelerado: o aumento da temperatura aumentará a atividade das moléculas de ozônio e a capacidade de movimento térmico das moléculas de materiais, promovendo a reação oxidativa.

Ponto crítico: Quando a temperatura excede a temperatura de transição de vidrificação do material (Tg), o movimento da cadeia molecular é intensificado e o ozônio é mais propenso a atacar a superfície do material, resultando em tartarugas rachadas ou quebradas.

Umidade

Duplo impacto:

Alta umidade: as moléculas de água podem penetrar no interior do material, formando microfissuras ou acelerando a dissolução do ozônio, agravando o envelhecimento.

Baixa umidade: o ozônio é mais estável em ambientes secos, mas a superfície do material pode aumentar em concentrações locais devido à adsorção eletrostática do ozônio.

Sinergia: Quando a umidade e a temperatura interagem (por exemplo, em ambientes de alta temperatura e umidade), a taxa de envelhecimento pode aumentar exponencialmente.

Luz

Sinergia fotooxidativa: quando os raios ultravioletas (UV) interagem com o ozônio, podem desencadear envelhecimento sinérgico luz-ozônio, acelerando a degradação superficial do material.

Cenário típico: materiais ao ar livre (como pneus de borracha, tubos de plástico) expostos ao sol, o envelhecimento do ozônio e o envelhecimento da luz ocorrem simultaneamente.

II. Propriedades do material

Estrutura química

Ligações insaturadas: materiais que contêm ligações duplas (C = C) ou triplas (C LigaLigações C LigaLigações C = C) são mais propensos a serem atacados pelo ozônio, ocorrendo reações em cadeia ou cruzadas.

Estrutura saturada: materiais saturados de hidrocarbonetos, como polietileno e polipropileno, são menos sensíveis ao ozônio, mas aditivos, como antioxidantes, podem afetar sua resistência ao ozônio.

Peso Molecular e Distribuição

Materiais de baixo peso molecular: a cadeia molecular é mais curta e é mais fácil formar microfissuras após o ataque ao ozônio, o que resulta em uma rápida queda do desempenho.

Distribuição de peso molecular ampla: pode acelerar o envelhecimento local devido ao movimento desigual dos segmentos da cadeia.

Aditivos e fórmulas

Antiozônico: tais como parafinas, ceras microcristalinas e outros agentes de proteção física, podem formar uma película protetora na superfície do material para isolar o contato com o ozônio.

Estabilizantes: tais como absorvente de raios ultravioletas, antioxidantes, etc., podem indiretamente retardar a taxa de envelhecimento do ozônio.

Preenchimentos: preenchimentos como o preto de carbono podem melhorar a resistência ao ozônio do material, mas o uso excessivo pode reduzir a elasticidade.

III. Efeitos externos

Esticamento estático

Concentração de tensão: no estado de estiramento do material, as microfissuras da superfície se expandem facilmente para fissuras macroscópicas e a penetração do ozônio ao longo das fissuras acelera o envelhecimento.

Cenário típico: componentes em estado de estiramento prolongado, como barras de vedação, tubos de cola.

Fadiga dinâmica

Estresse alternado: durante a curvatura repetida, vibração ou atrito do material, a superfície produz microdanos e o ozônio penetra profundamente no interior através da área danificada, causando envelhecimento da fadiga.

Cenário típico: uso dinâmico de peças de suspensão de automóveis, cintas transportadoras e outros.

Desgaste mecânico

Destruição da superfície: atrito, arranhões e outros efeitos mecânicos podem danificar a camada protetora da superfície do material (como a membrana anti-ozônico), aumentando o risco de penetração do ozônio.

IV. Fator do Tempo

Tempo de exposição

Efeito acumulativo: o envelhecimento do ozônio é um processo gradual, e quanto mais tempo de exposição, mais significativa é a deterioração das propriedades do material.

Efeito limiar: Alguns materiais podem não mudar significativamente durante a exposição de curto prazo, mas podem ocorrer falhas súbitas após exceder o tempo crítico.

Fase do envelhecimento

Período de indução: as moléculas de ozônio absorvem e penetram gradualmente na superfície do material sem alterações significativas nas propriedades.

Período de aceleração: microfissuras na superfície se formam e se expandem, o desempenho cai rapidamente.

Período estável: a expansão das fissuras tende a estabilizar-se e a taxa de deterioração do desempenho diminui.

V. Outros fatores

Poluentes

Óxidos de nitrogênio (NOx): Reagir com o ozônio para gerar radicais livres que intensificam a reação oxidativa.

Substâncias orgânicas voláteis (COV): podem estar envolvidas em reações fotoquímicas que afetam indiretamente a distribuição das concentrações de ozônio.

Estado da superfície do material

Rufusidade da superfície: a superfície rugosa é mais fácil de absorver o ozônio, aumentando a concentração local.

Limpeza: poluentes como poluição por óleo e poeira podem cobrir camadas de proteção e reduzir a resistência ao ozônio.

Recomendações de aplicação

Escolha de materiais: de acordo com o ambiente de uso (por exemplo, concentração de ozônio, faixa de temperatura) escolher materiais de excelente resistência ao ozônio (por exemplo, neopreno, borracha triplo-etílica).

Otimização da fórmula: adição de anti-ozônio, estabilizantes, etc., para melhorar a capacidade de proteção do material.

Projeto estrutural: evita que o material permaneça prolongado em estado de estiramento ou fadiga dinâmica, reduzindo a concentração de tensão.

Controle ambiental: Em cenários sensíveis ao ozônio (por exemplo, laboratórios, oficinas de produção), tomar medidas de ventilação, filtragem, etc. para reduzir a concentração de ozônio.