مقدمة:
تستخدم المواد البلاستيكية على نطاق واسع في مختلف المجالات، بما في ذلك الصناعة والزراعة والبناء والتعبئة والتغليف وتصنيع الآلات. نظرًا لوزنها الخفيف، وتكلفتها المنخفضة، ومقاومتها للتآكل، وسهولة معالجتها، أصبح البلاستيك لا غنى عنه في العديد من الصناعات. ومع ذلك، أثناء الاستخدام، يمكن أن تتعرض المواد البلاستيكية للشيخوخة بسبب عوامل مختلفة، والتي يمكن أن تؤثر على الأداء وحتى تؤدي إلى فشل المنتج. يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص بالنسبة للأجزاء البلاستيكية المستخدمة في التطبيقات الخارجية، مثل الألواح الخلفية الكهروضوئية ومرفقات معدات الاتصالات، والتي تتعرض لبيئات قاسية مثل أشعة الشمس والمطر ودرجات الحرارة المرتفعة. إذا كانت هذه المواد تفتقر إلى خصائص كافية لمكافحة الشيخوخة، فإنها سوف تتحلل قبل الأوان. ولذلك فإن إجراء اختبارات التقادم لتقييم متانة المواد البلاستيكية له أهمية كبيرة.

أنا. الأغراض الرئيسية اختبار التقادم للمواد البلاستيكية

الغرض من اختبار التقادم هو تقييم متانة واستقرار المواد البلاستيكية في ظل ظروف بيئية مختلفة، وبالتالي التنبؤ بعمرها وأدائها في تطبيقات العالم الحقيقي. ومن خلال محاكاة العوامل البيئية المختلفة، مثل درجة الحرارة والرطوبة والضوء والأكسجين ووسائط محددة، يمكن تسريع عملية شيخوخة المواد البلاستيكية، مما يتيح إجراء تقييم شامل لمقاومتها للشيخوخة. تتضمن أهمية اختبار التقادم للمواد البلاستيكية ما يلي:

1. تقييم الثبات الحراري: اختبار ثبات المواد البلاستيكية تحت درجات الحرارة القصوى لتحديد أدائها على المدى الطويل تحت الأحمال المستمرة.
2. تقييم تغيرات الخصائص الفيزيائية: ملاحظة التشوه والتقصف والتشقق والتغيرات الأخرى في المواد البلاستيكية أثناء دورات درجات الحرارة العالية والمنخفضة.
3. تحديد عمر الخدمة : محاكاة بيئات العالم الحقيقي للتنبؤ بمعدل تقادم المواد البلاستيكية وعمرها في التطبيقات الفعلية.
4. دعم تحسين المنتج: توفير البيانات الخاصة بتحسين المواد وعمليات التصنيع لمساعدة الشركات على تحسين جودة المنتج.

ثانيا. خصائص وآليات والعوامل المؤثرة على عمر المواد البلاستيكية

1. خصائص شيخوخة البلاستيك:
   تحدث شيخوخة البلاستيك عندما تتسبب العوامل البيئية مع مرور الوقت، مثل الحرارة والضوء والإشعاع عالي الطاقة والإجهاد الميكانيكي والموجات فوق الصوتية والمواد الكيميائية والكائنات الحية الدقيقة، في تدهور المواد الكيميائية. الهيكل، مما يؤدي إلى تدهور الخواص الفيزيائية والكيميائية والميكانيكية. يمكن تلخيص شيخوخة البلاستيك في أربعة أنواع من التغييرات: تغيرات المظهر، وتغييرات الخصائص الفيزيائية، وتغييرات الخصائص الميكانيكية، وتغييرات الخصائص الكهربائية.

2. 

3. آليات الشيخوخة البلاستيكية:

   • الشيخوخة الكيميائية: هذا تفاعل كيميائي لا رجعة فيه ناتج عن التغيرات في التركيب الجزيئي للبوليمرات. وتشمل ظواهر مثل تقصف المواد البلاستيكية وتشقق المطاط.
   • الشيخوخة الجسدية: يحدث هذا عندما تتسبب عوامل خارجية في انتقال البوليمر الزجاجي من حالة عدم التوازن إلى حالة التوازن من خلال الحركة البراونية لأجزاء السلسلة الجزيئية الصغيرة. تعمل هذه العملية على تغيير الخواص الفيزيائية والميكانيكية للمادة.

4. العوامل المؤثرة على شيخوخة البلاستيك:
   تشمل العوامل الخارجية الرئيسية المؤثرة على شيخوخة البلاستيك ما يلي:

   • (1) الإشعاع، (2) الأكسجين، (3) الأوزون، (4) الحرارة، (5) الرطوبة، (6) الإجهاد الميكانيكي، و (7) أخرى.

ثالثا. المبادئ الأساسية وطرق تقييم اختبار التقادم للمواد البلاستيكية

1. طرق اختبار التعرض الطبيعي:
   تدرس اختبارات تقادم الغلاف الجوي الطبيعي تقادم المواد البلاستيكية في ظل الظروف المناخية الطبيعية. تتضمن هذه الطريقة تعريض العينات للعوامل البيئية الخارجية، حيث تخضع لمجموعة من التأثيرات الجوية. ومن خلال قياس التغيرات في الخصائص قبل وبعد التعرض، يمكن تقييم مقاومة المادة للشيخوخة.

   • تقادم التخزين الطبيعي: يتم إجراء هذا الاختبار في غرف التخزين أو المستودعات في ظل ظروف مناخية طبيعية أو محاكاة لظروف العالم الحقيقي، ويقيم مقاومة تقادم المواد بناءً على تغيرات الخاصية قبل وبعد التعرض.
   • اختبار التعرض البحري: يتم تعريض العينات لبيئات بحرية مختلفة، ويتم تقييم مقاومتها للشيخوخة عن طريق قياس التغيرات في الخصائص قبل وبعد التعرض.

   تحاكي اختبارات الشيخوخة الطبيعية ظروف العمل الفعلية عن كثب وتستخدم معدات بسيطة. ومع ذلك، فإنها تتطلب مرافق كبيرة، وأوقات اختبار ممتدة، وتخضع لتغيرات الطقس، مما يجعل الحصول على نتائج قابلة للقياس الكمي أمرًا صعبًا. تنطبق النتائج على مواقع اختبار التعرض المحددة.

2. اختبارات الشيخوخة الاصطناعية:
   تجرى اختبارات الشيخوخة الاصطناعية في المختبرات وتشمل الطرق التالية:

   • اختبار الشيخوخة الحرارية: يقوم هذا الاختبار بتقييم مقاومة المادة لدرجات الحرارة المرتفعة. يتم وضع العينات في درجات حرارة أعلى من ظروف التشغيل المعتادة، ويتم قياس التغيرات في الخصائص قبل وبعد التعرض لتقييم مقاومة الحرارة.
   • اختبار تقادم التعرض للرطوبة الساخنة: يعرض هذا الاختبار المواد للهواء الساخن الرطب لتقييم مقاومة البيئات الساخنة الرطبة بناءً على تغيرات الخصائص أو المظهر قبل وبعد التعرض.
   • اختبار الشيخوخة الحرارية للأكسجين والهواء عالي الضغط: يتم إجراء هذا الاختبار في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة والضغط العالي، ويقيم هذا الاختبار مقاومة الطقس بناءً على تغيرات الخصائص أو المظهر قبل وبعد التعرض.
   • اختبار التجوية الاصطناعية: يتم تعريض العينات لمحاكاة الظروف البيئية، مثل الضوء والحرارة والأكسجين والرطوبة والمطر، لتقييم مقاومة العوامل الجوية بناءً على التغيرات في الإشعاع أو الإشعاع على سطح العينة.

   تُظهر الصورة غرفة التعمير المتسارع ذات الضغط العالي في قوانغتشو بياجي (المشبعة) وغرفة التعتيق لمصباح زينون ذات اللوحة المسطحة، والتي تشتهر باستقرارها ودقة الاختبار العالية.

   

3. طريقة معدل تدفق الذوبان (MFR):
   تقيس طريقة MFR معدل تدفق ذوبان المواد بعد التعتيق تحت درجة حرارة وظروف حمل محددة في أداة معدل تدفق الذوبان. يتناقص معدل تدفق الذوبان مع زيادة وقت الشيخوخة، ويتم قياس هذا المعدل لتقييم الشيخوخة. تعتبر اختبارات الشيخوخة الاصطناعية مفيدة لدورة الاختبار القصيرة، والاستقلال عن المجال والمناخ، والتكرار العالي. ومع ذلك، فهي تتطلب معدات اختبار متطورة وتستخدم عادة للكشف عن الشيخوخة.