1.5. Quá trình phân hủy của polyetylen
1.5.3. Phân hủy oxy hóa quang
Phân hủy oxy hóa quang là sự phân hủy của vật liệu khi tiếp xúc với tia cực tím hoặc ánh sáng khả kiến. Phân hủy oxy hóa quang được đánh giá sử dụng ánh sáng mặt trời (phương pháp tiếp xúc ngoài trời) hoặc sử dụng gia tốc thời tiết (phương pháp tiếp xúc trong nhà). Phương pháp tiếp xúc ngoài trời cần thời gian lâu hơn (lên đến vài năm) so với các phương pháp trong phịng thí nghiệm. Với phơi mẫu tự nhiên, các tiêu chuẩn ASTM 5272 – 08 và ISO 877:1994 được sử dụng để đánh giá sự phân hủy quang của polyme và dự đoán tuổi thọ của chúng. Tuy nhiên, quá trình phân hủy phụ thuộc vào điều kiện thử nghiệm (nhiệt độ, độ ẩm, cường độ tia cực tím, thời gian và các điều kiện khí hậu khác nhau) do đó khơng thể so sánh sự phân hủy của cùng một polyme ở các khu vực địa lý khác nhau. Theo tiêu chuẩn ASTM D5272 – 08, mẫu vật được gắn trên giá đỡ, nghiêng góc 50, thiết bị đo bức xạ UV cũng được đặt góc tương tự với mẫu vật (góc 50). Thí nghiệm được tiến hành trong khoảng thời gian mong muốn (12 – 18 tháng) để đảm bảo mẫu được tiếp xúc với tia UV ở cường độ tối đa và tối thiểu (295-385 nm) trong giai đoạn thử nghiệm. Kết thúc thử nghiệm, mẫu được phân tích sự suy giảm tính chất cơ lý và hóa học như khối lượng phân tử, độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt (được mô tả trong tiêu chuẩn ASTM D5272 – 08). Theo tiêu chuẩn này, q trình oxy hóa của polyolefin được đánh giá sử dụng chỉ số cacbonyl, điểm cuối của quá trình phân hủy được xác định dựa vào tính chất kéo.
Với thử nghiệm trong phịng thí nghiệm, thiết bị gia tốc thời tiết được sử dụng để thúc đẩy sự lão hóa của vật liệu dưới điều kiện kiểm soát. Hồ quang Xenon và huỳnh quang UV là hai loại thiết bị gia tốc thời tiết chủ yếu. Thiết bị gia tốc thời
tiết hồ quang xenon gồm một đèn xenon được làm lạnh bằng nước, hình cung dài liên kết với bộ lọc borosilicate bên ngoài và bên trong để nguồn sáng và quang phổ bức xạ gần với ánh sáng tự nhiên.
Thiết bị gia tốc huỳnh quang UV gồm các đèn huỳnh quang UV và không giống như đèn hồ quang xenon, chỉ phát ra bức xạ trong vùng UV (<400 nm). Các đèn UV khác nhau cho phạm vi ánh sáng cực tím khác nhau, ví dụ đèn UVA-340 sẽ phát ra bức xạ trong khoảng 300 – 400 nm.
ISO 4892-2: 2006 là một trong những tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến nhất, mẫu được tiếp xúc với ánh sáng hồ quang xenon trong điều kiện có kiểm sốt (nhiệt độ, độ ẩm và/hoặc ướt) để tạo ra các hiệu ứng thời tiết xảy ra khi vật liệu tiếp xúc. Một số tiêu chuẩn để đánh giá độ bền của các polyme trong khơng khí và ánh sáng được liệt kê trong bảng 1.1.
Bảng 1.1: Các tiêu chuẩn đánh giá quá trình phân hủy quang nhiệt ẩm
Ký hiệu Tên tiêu chuẩn
ASTM D6954 – 04
Standard guide for exposing and testing plastics that degrade in the environment by a combination of oxidation and biodegradation
ASTM D4329 – 05 Standard practice for fluorescent UV exposure of plastics ASTM D5071 – 99 Standard practice for exposure of photodegradable
plastics in a xenon arc apparatus
ASTM D5208 – 01 Standard practice for fluorescent ultraviolet (UV) exposure of photodegradable plastics
ASTM D5272 – 92 Standard practice for outdoor exposure testing of photodegradable (1999) plastics
ISO 877:1994
Plastics – methods of exposure to direct weathering, to weathering using glass-filtered daylight, and to intensified weathering by daylight using Fresnel mirrors
ISO 4892-1:1999 Plastics – methods of exposure to laboratory light sources – Part 1: general guidance
ISO 4892-2:2006 Plastics – methods of exposure to laboratory light sources – Part 2: xenon-arc lamps
ISO 4892-3:2006 Plastics – methods of exposure to laboratory light sources – Part 3: fluorescent UV lamps
ISO 4892-4:2004 Plastics – methods of exposure to laboratory light sources – Part 4: open-flame carbon-arc lamps
ISO/CD 10640 Plastics – guidance on the assessment of accelerated photo ageing (under development)