Дефекты структуры высокомолекулярных соединений

 

Высокомолекулярные соединения, наряду с общей структурной организацией, содержат характеристики дефектности на всех уровнях.

Дефекты структуры ВМС особенно четко проявляются в формировании таких свойств материалов, как прочность и деформация при разрушении.

Дефекты могут быть поверхностными (отклонение формы и размеров сечения, царапины, поверхностные загрязнения) и объемными (инородные включения, трещины, поры -- например, радиальные поры нитрона – одна из причин снижения его прочности и увеличения хрупкости).

Дефекты подразделяют также на точечные, линейные и дефекты, образующие поверхность раздела.

Точечные дефекты (вакансии) – простейший тип дефектов, представляют собой незанятые узлы кристаллической решетки. Возникают в процессе формирования кристалла или в поверхностном слое уже образовавшегося кристалла.

Влияние точечных дефектов на свойства изделий может проявляться двояко: отрицательно – на механические свойства материалов (незначительное) и положительно -- как следствие участия в формировании структурно-чувствительных свойств кристаллов -их электропроводности, фото- и термоэлектрических свойств.

Линейные дефекты (дислокации) – нарушения периодичности структуры кристаллов, искажения кристаллической решетки. В отличие от точечных линейные дефекты существенно снижают показатели механических свойств изделий.

Дефекты, образующие поверхность раздела, - это совокупность линейных дефектов, которые формируют границы различно ориентированных блоков в кристаллах. Подобные дефекты возникают, например, при переработке полимера в изделия и при эксплуатации изделий под действием внешних направлений.

Факторы, влияющие на сохранение свойств товаров

 

Условия хранения, транспортирования и эксплуатации товаров могут быть различными в зависимости от воздействия физико-химических, механических и биологических факторов.

Степень отрицательного воздействия указанных факторов на свойства материалов и товаров зависит от их физической и химической структуры, а также вида и интенсивности воздействующего фактора.

Физико-химические факторы

 

Основными физико-химическими факторами, способными повлиять на снижение качества товаров, являются влажность, температура, свет, компоненты воздуха (кислород, сероводород, сернистый газ).

Влажность характеризует содержание влаги в материале. Различают фактическую, нормальную и нормированную влажность материала.

Фактическая влажность показывает содержание влаги в материале в момент испытаний; нормальная – это равновесная влажность материала, которую он приобретает при выдерживании в течение определенного времени в стандартных климатических условиях; нормированная (кондиционная) – условная влажность, норма которой устанавливается в нормативно-технической документации на конкретный вид товара.

Показатели нормальной и нормированной влажности близки. Влажность материалов и товаров зависит от влажности окружающего воздуха и особенностей физико-химической структуры материала.

При высокой относительной влажности воздуха материалы и товары сильно увлажняются; при этом возможна капиллярная конденсация парообразной влаги сначала в мелких, а затем и в крупных капиллярах.

В наибольшей степени поглощают влагу вещества, в макромолекулах которых имеются гидрофильные группы (-ОН, -СООН и др.), обладающие большим сродством с молекулами воды. Изделия, в состав которых входят вещества, содержащие подобные группы, можно отнести к гигроскопическим. Наибольшей гигроскопичностью характеризуются целлюлозосодержащие и белковосодержащие материалы и товары (изделия из растительных волокон, шерсти, шелка, кожи, меха и др.). Наряду с высокой гидрофильностью названные материалы и товары из них имеют физическую структуру, которая способствует поглощению влаги: высокоразвитую поверхность, пористость на уровне макро- и микроструктуры, что приводит к скоплению в капиллярах конденсата паров влаги из воздуха или при намокании.

При повышении относительной влажности воздуха гигроскопические материалы и товары поглощают влагу из воздуха, вследствие чего изменяются их свойства и снижается качество:

• изменяется форма изделий, увеличиваются их размеры и масса: разбухает и расклеивается мебель, корпуса телевизоров, музыкальные инструменты, бумага приобретает неустранимую волнистость, сыпучие материалы (пигменты, стиральные порошки) становятся комковатыми, вяжущие вещества (цемент и др.) теряют способность к затвердению;

• активизируются процессы химической коррозии металлов и изделий из них, поверхности зеркал, пластмасс;

• ускоряются процессы повреждения материалов и товаров микроорганизмами;

• изменяются физические свойства изделий: мутнеют парфюмерные товары, снижаются теплозащитные и электроизоляционные свойства материалов;

• изменяются механические свойства: снижаются прочность и устойчивость к истиранию, увеличиваются усадка и растяжимость.

При недостаточной относительной влажности воздуха материалы теряют влагу, и следствием этого является уменьшение размеров, многие товары (кожа, мех, ткани) становятся хрупкими и жесткими, изделия из древесины растрескиваются.

При хранении и транспортировании большинства товаров поддерживают стандартную (нормальную) влажность в пределах 65 ±5%.

Для регулирования влажности используют кондиционеры, специальные поглотительные смеси, упаковку, при необходимости увлажнение.

Температура характеризует степень нагретости тела. От нее зависят относительная влажность воздуха, возможность и интенсивность протекания физико-химических и биологических процессов в материалах под воздействием влаги, света, кислот, щелочей, кислорода воздуха.

Для хранения большинства непродовольственных товаров нормальной считается температура 16-20 °С, меха и меховых изделий – 4-5, лакокрасочных товаров – 10-15, мыла – не ниже 5 °С.

При повышении температуры при нормальной или низкой относительной влажности воздуха снижается качество практически всех групп товаров. Ускоряются процессы окислительной и гидролитической деструкции полимерных материалов, вызывающей их старение, которое проявляется в потере эластичности, повышении твердости и хрупкости резины, пленок, пластмасс, повышении ломкости кожевенно-обувных товаров, испарении парфюмерных и лакокрасочных товаров и др.

Температура выше 25 ºС и относительная влажность воздуха более 65% способствуют размножению микроорганизмов различных групп, вызывающих процессы брожения и гниения, вследствие чего повреждаются или разрушаются сырье, материалы и изделия. Эти же режимы вызывают коррозию металлоизделий.

Температура ниже нормальной и особенно ниже 0 °С отрицательно влияет на качество многих изделий из пластмасс, парфюмерных товаров, средств бытовой химии и др.

Свет. Область видимого и ультрафиолетового света является частью общего спектра электромагнитного излучения.

Световые лучи передают изделию свою энергию, вызывая световое и светотепловое старение. Интенсивность светового воздействия на товары и материалы зависит от энергии световых лучей. В видимой части светового спектра (λ = 380–760 нм) наибольшую энергию несут фиолетовые лучи. В невидимой части спектра наибольшей мощностью обладают ультрафиолетовые лучи (λ = 10–380 нм). Действие световой энергии проявляется в окислительной деструкции полимеров: происходит разрыв цепей макромолекул, сшивание, образование в продуктах деструкции кислородосодержащих функциональных групп. В результате фотодеструкции изменяются потребительские свойства товаров: снижаются прочность, эластичность, стойкость к многократным деформациям, появляется хрупкость, изменяются сорбционные свойства – возрастает водопоглощение за счет увеличения кислородосодержащих функциональных групп; ухудшаются эстетические свойства – появляются трещины, уменьшается блеск, изменяется окраска.

В то же время свет замедляет микробиологические процессы, препятствует развитию насекомых. Поэтому на складах рекомендуется рассеянное дневное или искусственное освещение.

Состав воздуха оказывает существенное влияние на свойства и качество материалов и товаров. Чем меньше в воздухе пыли и вредных газов, тем лучше условия для хранения и эксплуатации товаров.

Пыль, осаждаясь на увлажненной поверхности изделий, образует кислотные и щелочные растворы, под воздействием которых изменяются свойства изделий.

Сероводород вызывает почернение изделий из серебра, нарушает электрический контакт электронных приборов.

Сернистый газ способствует ускорению коррозии металлов, потемнению пигментов и красок.

Кислород воздуха, являясь активным окислителем, наиболее сильно влияет на свойства изделий. Под действием кислорода ускоряются процессы химической и микробиологической коррозии материалов всех видов, которые в свою очередь приводят к снижению прочности и эластичности, изменению окраски, появлению неприятного запаха и т.д.

Изделия для предохранения от вредного воздействия воздуха следует хранить в герметичной упаковке или покрывать защитной пленкой, содержать в хорошо проветриваемых складских помещениях.

Механические факторы

 

В процессе изготовления, транспортирования и эксплуатации изделия испытывают разнообразные механические воздействия, вызывающие деформации растяжения, сжатия, изгиба и т. д. Величина механических напряжений – один из наиболее существенных факторов, влияющих на долговечность изделий.

Сила воздействия механических нагрузок зависит от их величины и продолжительности, а также от вида изделия, на которое они воздействуют.

Для предохранения товаров от механического воздействия (толчков, ударов, излишнего давления) необходимо соблюдать правила укладки и транспортирования, использовать потребительскую и транспортную тару.

Биологические факторы

 

Биоповреждения сырья, материалов и товаров приносят огромный экономический ущерб. К биологическим объектам, снижающим качество товаров, относят микроорганизмы, грызунов, насекомых, птиц.

Наибольший вред приносят микроорганизмы разных групп (бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли), вызывающие порчу продовольственных и непродовольственных товаров.

Микроорганизмы способны повреждать разнообразные непродовольственные материалы – от произведений искусства до различных видов топлива (продукты переработки нефти), лаков, красок, резиновых покрытий труб, всевозможных металлов, изделий из дерева, тканей, обуви, оптических стекол, радио- и фототоваров, косметических средств, пластмасс и др.

В настоящее время установлено, что нет таких материалов, которые не повреждали бы микоорганизмы.

Под влиянием ферментов и других продуктов жизнедеятельности микроорганизмов происходят деструкция структуры и ухудшение свойств изделий: эстетических, функциональных, экологических, безопасности. Наблюдаются изменение первоначального цвета изделий, появление нежелательной окраски, гнилостного запаха, уменьшение блеска и т. п.

Микроорганизмы попадают на сырье и изделия в процессе их производства, транспортировки, хранения и эксплуатации из окружающей среды. Биоповреждения товаров зависят не только от их физической и химической структуры, вида воздействующих микроорганизмов, но и от загрязнения атмосферы, сопутствующих материалов, климатических факторов, преобладания определенной микрофлоры в верхних почвенных слоях.

Защиту от биоповреждения сырья, материалов и изделий следует рассматривать не только как один из факторов, способствующих сохранению качества товаров, но и как недостаточно использованный резерв экономики.

В качестве защиты от биоповреждений используют разнообразные средства: нормирование температурно-влажностных режимов, препятствующих развитию микроорганизмов, содержание помещений для хранения товаров в чистоте, обработку промышленного сырья и материалов при необходимости токами высокой частоты, ультрафиолетовым облучением, разнообразными химическими веществами.

Для уничтожения микроорганизмов в материалах и товарах применяют методы стерилизации, дезинфекции, консервирования.