Degradácia polymérov

Degradácia polymérov je súbor procesov, ktorými dochádza k rozkladu polymérov (polyméry bývajú často súčasťou plastov). Zvyčajne sa jedná o abiotické procesy (hlavne chemické a fyzikálne). Počas degradácie dochádza k zmene vlastností polymérov, napríklad pevnosti.
Druhy degradácie.
Vplyvom faktorov prostredia ako je svetlo, teplo, vlhkosť, chemické podmienky alebo biologická aktivita mikroorganizmov, dochádza k fyzikálnym alebo chemickým zmenám polymérov, teda zhoršeniu ich funkčnosti, ktoré vedú k štiepeniu väzieb a následne k chemickej transformácií (tvorbe štrukturálnych nehomogenít). Deje, ktoré prebiehajú účinkom týchto faktorov sú známe pod pojmom degradácia a vplývajú na zmeny materiálových vlastnosti ako sú mechanické, optické alebo elektrické vlastnosti, tvorba trhlín, zmeny sfarbenia a mnoho ďalších. Degradáciu plastov možno rozdeliť podľa pôsobiaceho faktora nasledovne:
Termická degradácia.
Termická degradácia polymérov je charakterizovaná ako deštrukcia makromolekúl v dôsledku zahrievania. Pri vysokých teplotách sa môžu časti hlavného reťazca polymérneho materiálu štiepiť (molekulové štiepenie) a prípadne aj reagovať s inými reťazcami, pričom dochádza k zmene vlastností polyméru. Termická degradácia hlavne súvisí so zmenami molekulovej hmotnosti a distribúcie molekulových hmotností polyméru.
Chemická degradácia.
Pôsobením chemických látok dochádza k vzájomným reakciám s polymérmi a následným zmenám vlastností makromolekúl. Najvýznamnejším faktorom, ktorý spôsobuje degradáciu je kyslík, ktorý je prítomný v atmosfére vo forme O2 alebo O3. Molekuly kyslíka pôsobia na kovalentné väzby polyméru a dochádza k vzniku voľných radikálov.
Fotodegradácia.
Väčšina plastických materiálov absorbuje vysoko energetické žiarenie v UV oblasti spektra, následne dochádza k aktivácii elektrónov a spôsobuje to oxidáciu. Prostredníctvom fotodegradácie dochádza ku trhaniu reťazcov, sieťovaniu a aktivácii oxidačných reakcii. Podmienkou fotodegradačného procesu je pohlcovanie žiarenia. Polyméry sú citlivé aj na iné druhy žiarenia ako sú röntgenové, gama a kozmické žiarenie , pričom sa na degradácii z najväčšej miery podieľa UV žiarenie. Polymérne materiály sú citlivé na ultrafialový podiel slnečného žiarenia vyvolávajúceho obdobné reakcie ako tepelná energia. Táto citlivosť je spojená s absorbovaním škodlivej časti slnečnej radiácie (UV-B žiarenie (295-315 nm ) a UV-A žiarenie (315-400 nm) ), ktoré spôsobujú priamu fotodegradáciu (fotolýzu).
Mechanická degradácia.
K zmene štruktúry dochádza vplyvom vonkajších faktorov, ktoré účinkom pôsobiacich síl na polymérny materiál (v ťahu, tlaku alebo šmyku) ovplyvňujú vlastnosti polyméru a spôsobujú jeho degradáciu. K štiepeniu reťazcov dochádza v momente, keď sa v hmote nahromadí vyššie napätie než je pevnosť kovalentnej väzby. Degradačnému mechanizmu podliehajú pevné materiály, napríklad počas mletia. K štiepeniu reťazcov dochádza v momente, keď sa v hmote nahromadí vyššie napätie než je pevnosť kovalentnej väzby.
Najväčšie množstvo štiepnych reakcii nastáva za znížených teplôt, s rastúcou teplotou ich množstvo klesá z dôvodu vyššej ohybnosti reťazcov a poklesu šmykových síl. Najprv degradujú dlhšie reťazce a trhanie prebieha, pokiaľ nedosiahnu kritickú dĺžku.
Biodegradácia.
Samotnou kapitolou degradácie polymérov je biodegradácia. Počas biodegradácie dochádza k rozloženiu plastu na menšie kúsky, ktoré sú následne spracovávané biologickými systémami (baktérie, huby, rastliny a iné). V tomto prípade už môže ísť o celé kaskády reakcií, ktoré napomáhajú rozkladu polyméru.