Природный материал пластичный при увлажнении: Природный материал пластичный при увлажнении 5. Пластичные материалы на уроках технологии. Практическое использование глины

CN следует хранить в специальных регулируемых хранилищах, желательно при низких температурах в холодильниках или морозильниках.В дополнение к снижению риска от пожара CN, сегрегация снижает риск воздействия на остальную коллекцию вредных окисляющих и кислотных летучих продуктов разложения.

CN не должны быть запечатаны в непроветриваемых помещениях, таких как сумки и шкафы. В этих условиях газы разложения скапливаются вокруг пластика в корпусе и увеличивают скорость разрушения, тем самым увеличивая риск возгорания из-за снижения температуры воспламенения пластика. Если требуется герметичное хранение, например, для контроля относительной влажности (RH) в мешке, то в мешок следует включать сорбенты, чтобы снизить концентрацию газов разложения в мешке.

Рекомендации

• Рассматривать риск возгорания для большинства пластмасс (кроме CN) как эквивалентный или меньший по сравнению с природными органическими материалами, такими как бумага, натуральные волокна и дерево (класс A).
• Горящие пластмассы (кроме CN) можно тушить методами, подходящими для пожаров класса А.
• Выделить CN из общей коллекции.
• CN следует хранить в холодильных камерах в соответствующих морозильных камерах (небольшие коллекции) или холодильных камерах (большие коллекции), чтобы уменьшить деградацию, сохранить объекты и снизить риск возгорания.
• Большие коллекции CN предпочтительно хранить в отдельной специализированной кладовой, построенной в соответствии с соответствующими кодами.

Дополнительную информацию о демонстрации и хранении музейных предметов, содержащих ХН, можно найти в CCI Note 15/3 Показ и хранение музейных предметов, содержащих нитрат целлюлозы .

Агенты износа, относящиеся к пластмассам

Основными факторами разрушения, которые вызывают определенные структурные и химические повреждения пластиковых объектов, являются напряжение и другие прямые физические силы, загрязняющие вещества (включая кислород), свет и ультрафиолетовое излучение, неправильная температура и неправильная относительная влажность.В идеале пластиковые предметы следует хранить на прочных, мягких опорах в хорошо вентилируемых, холодных, темных, сухих и бескислородных условиях.

Не все пластмассы уязвимы для одних и тех же агентов или в одинаковой степени. Пластмассы обладают различной устойчивостью к термическому окислению, фотоокислению и гидролизу, основным реакциям разложения, вызываемым этими агентами. Например, PE имеет плохую стойкость к термическому окислению и фотоокислению, но имеет отличную стойкость к гидролизу; CN имеет плохую устойчивость ко всем трем процессам разложения.Общее влияние на коллекцию зависит от доли и конкретной уязвимости каждого типа пластика в коллекции. Контроль химического разрушения является наиболее важным фактором в сохранении этих типов объектов.

Поскольку некоторые пластмассы более восприимчивы к определенным агентам, целесообразно сконцентрироваться на контроле этого специфического агента для данного конкретного пластика. Определение материала, с которым вы имеете дело, является ключом к выбору соответствующих превентивных стратегий сохранения.

Физические силы

Разложившиеся пластмассы могут быть удивительно хрупкими, особенно в холодном состоянии. CA, CN, CF, некоторые PF, PMMA и PS можно легко сломать от удара. Не думайте, что, поскольку предметы из резины и ПВХ могут быть гибкими, нет необходимости поддерживать их во время транспортировки, хранения и демонстрации. Напряжение, которое создается, например, при растяжении каучуков, может увеличить скорость химического (окислительного) разрушения. Трещины обычно появляются под прямым углом к ​​направлению приложенного напряжения.Например, вдоль складки могут образоваться трещины. Объекты с трещинами чаще ломаются, чем неповрежденные объекты, и им требуется дополнительная поддержка. Упаковочные пленки, такие как целлофан, CA и ПЭТ, легко рвутся, если на них есть царапины или надрезы. Предметы, хранящиеся в напряженном состоянии, могут деформироваться, а затем затвердеть и принять искаженную форму. Воздействие загрязняющих веществ на напряженные пластмассы может привести к растрескиванию под воздействием окружающей среды (ESC). Особенно восприимчивы ПК, ПЭ, ПП, ПММА и ПС. Реакции старения, такие как сшивание, окисление и перегруппировка молекул (физическое старение), «замораживают» пластик в напряженном состоянии (т.е.е. деформированная) форма.

Гибкие пластмассы, включая ПЭ, ПП, ПА и гибкий ПВХ, могут необратимо деформироваться под давлением в результате ползучести, например провисание отростков, уплощение опорных поверхностей.

Мягкие опоры, ящики, лотки и крепления необходимы для хранения, демонстрации и обращения. Отображение и хранение объектов с надлежащими опорами и в их правильной форме позволит избежать напряжения и не позволит им затвердеть в неправильную форму. Например, резиновая обувь должна поддерживаться съемной жесткой внутренней формой, такой как фасонный блок из вспененного полиэтилена.Однако, если резина липкая, поддерживающие материалы должны быть покрыты антипригарным материалом, например листами майлара, тефлона, Gore-Tex или силиконовой антиадгезионной ткани.

По возможности, опоры должны быть прерывистыми, чтобы газы могли выходить. «Канва» из полипропилена, например, острие иглы, может стать хорошей внутренней опорой для резиновых сапог. При всех злокачественных пластиках существует тонкий баланс между обеспечением достаточной поддержки и улавливанием выбросов.

Большинство пластиков имеют низкую стойкость к царапинам (по шкале твердости Мооса, значения от 2 [ноготь, янтарь, слоновая кость] до 3 [медный пенни]) и мягкие, поэтому они подвержены царапинам, истиранию, вмятинам и сколам. механическим контактом с другими материалами.

Рекомендации

• Относитесь к пластику как к более хрупкому, чем ожидалось.
• Избегайте прямого обращения с объектами
  • Используйте лотки и контейнеры.
• Всегда поддерживайте снизу.
  • Никогда не беритесь за выступающие части или другие детали.
• Используйте жесткие фигурные опоры с мягкой подкладкой.
• Избегайте деформации и вибрации.
• Проверьте наличие трещин и трещин, особенно на клеевых соединениях, на окрашенных участках, а также под клейкими этикетками или вокруг них, затем поддержите при необходимости.
• Остерегайтесь ползучести предметов и складских материалов.
• Избегайте контакта с теми растворителями и парами растворителей, которые способствуют ESC.
• Избегайте абразивных и химических чистящих средств.
• Не приклеивайте липкие этикетки.

Для получения дополнительной информации о превентивных стратегиях сохранения для контроля физических сил см. «Агент разрушения: физические силы».

Загрязняющие вещества

Частицы и пыль прилипают к липким разрушающимся поверхностям, вызывая химическое повреждение и деформацию, которую трудно устранить.Абразивная грязь может поцарапать пластик, что приведет к значительному ослаблению пластика, чувствительного к зазубринам. Все пластики восприимчивы, но особенно те, у которых появляются липкие поверхности из-за миграции таких добавок, как пластификаторы, такие как CA, CN, PVC, PUR и резина. Очистка для удаления частиц и пыли очень сложна или невозможна, без дальнейшего повреждения пластика.

Кислые загрязнители атмосферы, такие как диоксид серы и диоксид азота, могут ускорять распад и вызывать вредные эффекты, особенно во влажных условиях.Кислые загрязнители катализируют гидролиз CA, CN, PA и PVC. Озон, который может образовываться УФ-излучением или электростатическими источниками высокого напряжения, такими как электростатические очистители воздуха и копировальные аппараты, может вызывать очень быстрое окислительное разложение. Большая часть озона возникает в результате попадания загрязняющего воздуха в здания. Примерно до 1990-х годов в музеях обычно использовались фумиганты и летучие биоциды, которые повреждают пластик. Остатки пестицидов и биоцидов в обработанных объектах с этого периода по-прежнему представляют значительную опасность для соседних пластиковых объектов.

Другие загрязняющие вещества поступают из предметов и материалов в музее по мере их разложения, например, оксиды азота из CN; уксусная кислота из ЦА, многих пород дерева и свежих красок; и сульфиды и оксиды серы из многих вулканизированных каучуков. Хорошая вентиляция необходима для предотвращения скопления вредных паров вокруг разрушающихся или уязвимых объектов.

Повторно используемые материалы для хранения и демонстрации могут быть еще одним и часто неожиданным источником загрязнения. Так называемые «безопасные» материалы, такие как акрил, могут поглощать вредные газы при использовании в одном применении, а затем выделять эти газы при повторном использовании в другом применении.Эффект, по-видимому, зависит от растворимости или полярности. Например, полиэтилен, неполярный пластик, легко поглощает неполярные углеводороды, но углеводороды не вызывают коррозии. PE не поглощает муравьиную кислоту, которая вызывает коррозию. В обоих примерах полиэтилен не вызывает коррозии. Полярные пластмассы, такие как PC, PMMA, PS и SI, поглощают уксусную и муравьиную кислоты, которые частично растворимы в пластмассах, но не азотную кислоту. В этих сценариях полярные пластмассы могут стать вредными из-за абсорбированных кислот, в зависимости от предыдущего воздействия кислой среды.

Повреждение пластмасс под воздействием органических растворителей и их паров часто проявляется не сразу. Ситуация усложняется тем, что определенные пластмассы имеют определенные уязвимости, например некоторые объекты из ПММА растрескиваются и растрескиваются после воздействия этанола. ESC, индуцированный паром, усиливается напряжением в пластике, которое часто возникает, если пластик удерживается. Отказ из-за ESC зависит от материала, условий окружающей среды, а также характера и величины нагрузки. Поэтому ESC трудно предсказать и может привести к преждевременному выходу из строя при напряжениях ниже нормального напряжения разрушения.Пластмассы, склонные к ESC, могут треснуть, расколоться или, в конечном итоге, сломаться. ESC встречается только в аморфных пластиках или аморфных зонах полукристаллических пластиков (например, PE, PP, PMMA и PS). В дополнение к ESC, прямое нанесение органических растворителей и поверхностно-активных веществ на пластмассы (например, во время очистки) приведет к растворению CA, CN, PA, PMMA и PS или экстракции таких добавок, как пластификаторы и стабилизаторы, из ПВХ и резины. Для получения дополнительной информации о чистке см. Пять этапов борьбы со злокачественными пластиками в смешанных коллекциях — Этап 5: очистка.

Избегайте всех видов обработки пластмасс или вблизи них, выделяющих вредные газы. Если планируется деятельность с использованием растворителей, например покраска или лакировка в хранилище или галерее, то временно удалите все пластмассы, чтобы защитить их от воздействия.

Рекомендуется использование сорбентов там, где вентиляция невозможна. Сочетание использования сорбентов с использованием индикаторов, таких как крезоловый красный, который обнаруживает оксиды азота, образующиеся при разложении CN (см. Использование и состав индикаторов крезолового красного и модифицированного бромкрезолового зеленого), является эффективным методом замедления скорости разрушения и для обнаружения присутствия ядовитых паров в случае разложения.Если индикатор обнаружил присутствие ядовитых паров, пора заменить сорбенты.

Для пластмасс, разлагающихся в результате окисления, полезно исключить кислород из воздуха, окружающего предметы. Аноксичные камеры могут быть созданы с использованием жестких контейнеров, таких как колпаки, заполненные инертными газами, или мешки из гибких пластиковых барьерных пленок, заполненных инертными газами и поглотителями кислорода (рисунки 5-8). Если используются прозрачные барьерные пленки, объект остается видимым и может контролироваться, но не может быть исследован внимательно, поскольку он заключен в капсулу.Пластмассы, которые подвержены окислению и могут извлечь наибольшую пользу из бескислородных корпусов, — это твердая резина (вулканит, эбонит) и пенополиуретан (особенно эфирного типа). PA, ненасыщенный полиэфир, PE, PP, PS и гибкий ПВХ также подвержены окислению, но обычно также требуют воздействия света или ультрафиолета (фотоокисление), поэтому уменьшение уровня света и удаление ультрафиолета — лучшие варианты.

Рекомендации

• Установите хороший пылеуловитель.
• Проверяйте повторно используемые пластмассовые изделия на предмет абсорбированных загрязняющих веществ, особенно кислот.
• Выявление и мониторинг вредных пластмасс на предмет выбросов.
• Храните предметы при минимально возможной температуре, чтобы уменьшить реакции разложения.
• Блокирует окисление для объектов, подверженных окислению, таких как резина и полиуретан, путем хранения в бескислородных условиях с использованием пакетов из гибких пластиковых барьерных пленок для кислорода, атмосферы инертного газа и поглотителей кислорода. Аноксическое хранение подходит только для предметов, разлагающихся в результате окисления.
• Не очищайте отложения на поверхности и грязь, если только этот объект не выставлен на обозрение, или если нет уверенности в том, что отложения вызывают его ухудшение.
• При необходимости очистите предметы в сухих условиях, тщательно очистив их щеткой, пылесосом или вытирая сухим способом, соблюдая осторожность, чтобы не поцарапать абразивные частицы и избежать воздействия растворителей.
  • Никогда не используйте растворители, отбеливатели, моющие средства, воск, винил и резиновые ластики.
  • Если требуется вода, используйте только влажную салфетку.
• Используйте антипригарные экраны и прокладки из неволокнистых и не вспененных листов, таких как PTFE, PET или SI, между липкими поверхностями и предметами, чтобы предотвратить окрашивание при контакте с поверхностями, имеющими пластификатор или другие добавки, выделяющие экссудацию (поседение).
• Контролируйте объекты в помещениях для демонстрации и хранения на предмет выброса кислот с помощью индикаторной бумаги и лент с крезоловым красным для азотной кислоты из CN и бромкрезоловым зеленым для уксусной кислоты из CA (см. Использование и рецептура индикаторов крезолового красного и модифицированного бромкрезолового зеленого).

Для получения дополнительной информации о воздействии и смягчении воздействия загрязнителей обратитесь к Агенту разрушения: загрязнителям.

Свет и ультрафиолет

Свет и УФ повреждают как структуру полимера, из которого сделан пластиковый объект, так и неполимерные компоненты объекта, такие как красители, покрытия и стабилизирующие добавки (например.грамм. УФ-ингибиторы). Проявления светового и ультрафиолетового повреждения пластиковых предметов включают обесцвечивание (особенно пожелтение неокрашенных пластмасс), меление, потерю ударной вязкости, потерю прочности на разрыв, охрупчивание и растрескивание. Каждый эффект может быть вызван различным химическим процессом, и эти процессы, вероятно, происходят с разной скоростью. Некоторые повреждения, такие как пожелтение, влияют на внешний вид, но не на механическую прочность (хотя могут указывать на серьезную реакцию разложения), в то время как другие повреждения, такие как охрупчивание, влияют на структурную целостность объекта, приводя к трещинам и рыхлым поверхностям.Чувствительность пластиков к солнечному свету показана в таблице 4.

Повреждение увеличивается с увеличением интенсивности падающего излучения и увеличением продолжительности воздействия.Повреждение увеличивается по мере уменьшения длины волны падающего излучения (т. Е. Увеличения энергии). Некоторые пластмассы обесцвечиваются или иным образом портятся под воздействием видимого света, но, как правило, коротковолновое излучение в УФ-диапазоне более разрушительно, чем более длинноволновое излучение в видимом диапазоне. УФ-излучение следует устранять, выбирая лампы без УФ-излучения или устанавливая УФ-фильтры.

Большинство радиационных повреждений связано с окислением. Окисление протекает быстрее при более высокой относительной влажности и более высокой температуре.Следовательно, помимо уменьшения интенсивности и продолжительности освещения, стратегии управления также должны включать снижение температуры, снижение относительной влажности и уменьшение процессов окисления, например, путем включения антиоксидантов и использования бескислородной среды.

Рекомендации

• Относитесь к риску повреждения пластмасс светом и ультрафиолетом, как к натуральным органическим материалам, таким как бумага, дерево, натуральные волокна и кожа.
• Избегайте любого воздействия УФ и солнечного света.
• Используйте минимальную интенсивность света во время отображения.
• Храните предметы в темноте.

Для получения дополнительной информации о повреждениях, вызванных светом, ультрафиолетом и инфракрасным излучением, а также о стратегиях контроля для предотвращения их повреждения, обратитесь к разделу «Агент ухудшения: свет, ультрафиолет и инфракрасный свет».

Неправильная температура

Эффект повышенной температуры

Химическая деструкция пластмасс происходит в основном за счет окисления (реакция с кислородом воздуха) и гидролиза (реакция с водой, содержащейся в пластике).Пластмассы имеют разную чувствительность к окислению при комнатной температуре, как показано в Таблице 5.

При повышении температуры увеличивается скорость окисления и гидролиза и, следовательно, увеличивается скорость химического разложения. Воздействие на пластик примерно такое же, как на натуральные органические материалы, такие как дерево и кожа. Скорость разрушения увеличивается примерно вдвое на каждые 5ºC повышения или уменьшается вдвое при соответствующем понижении температуры. Снижение температуры является эффективной стратегией контроля этих реакций разложения и в настоящее время является рекомендуемой практикой для хранения объектов CN, а также фотопленок CN и CA (Bigelow 2004).Пластмассы, перечисленные в Таблице 5 с наивысшей чувствительностью к окислению, будут больше всего повреждены повышением температуры при хранении и, наоборот, больше всего выиграют от хранения при пониженной температуре.

Температура и физические свойства

Физические и структурные свойства, такие как мягкость, гибкость, ползучесть и прочность, изменяются при изменении температуры.Аморфные термопласты особенно чувствительны к температуре и более склонны к деформации под нагрузкой при более высоких температурах. Эта тенденция усиливается в присутствии органических растворителей.

Меры чувствительности пластмасс к повышенной температуре:

• их температура стеклования (T _г ), температура, при которой пластик превращается из жесткого стекловидного материала (ниже T _г ) в гибкий резиноподобный материал (выше T _г )
• их температура теплового отклонения (HDT), температура, при которой пластиковый стержень размером 127 мм (5 дюймов.) длиной, глубиной 13 мм (1⁄2 дюйма) и любой шириной от 3 мм (1⁄8 дюйма) до 13 мм (1⁄2 дюйма) с опорой в точках, разделенных расстоянием 101,6 мм (4 дюйма). ), становится достаточно гибким, чтобы прогибаться (изгибаться) на 0,25 мм (0,01 дюйма) под действием нагрузки 1,82 МПа (264 фунт / дюйм. ² ) в его центре

Чем больше T _г или HDT пластика, тем меньше вероятность его деформации при повышении температуры.

Представляющие интерес диапазоны повышенной температуры:

• От 15 до 30 ° C в жилом помещении
• От 30 до 45 ° C в складском помещении без людей без отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
• выше 45 ° C при термообработке

Чувствительность физических свойств пластмасс к повышению температуры, ранжированная в соответствии с T _g и HDT, показана в таблице 6.

Эффект пониженной температуры

При понижении температуры некоторые пластмассы превращаются из жестких гибких материалов в более жесткие и более хрупкие, особенно если они охлаждаются ниже их T _г .Пластмассы сжимаются при охлаждении. Неограниченные пластмассы не будут самопроизвольно разрушаться при охлаждении, но они будут более хрупкими, и с ними нужно обращаться и поддерживать соответствующие, а не подвергать ударам и вибрации. Сжатие ограниченных пластмассовых или пластмассовых компонентов в композитных объектах может привести к разрушению.

Мерами чувствительности пластмасс к пониженной температуре являются T _g и температура хрупкости (T _brittle ), температура, при которой пластик разрушается при ударе в определенных условиях.Ниже этой температуры происходит разрушение пластика. Выше этой температуры разрушения не происходит.

Представляющие интерес диапазоны пониженной температуры:

• От 15 до 4 ° C для предметов, перемещенных из комнатной температуры в холодное хранение в холодильниках
• От 4 до -20 ° C для предметов, перемещаемых из холодильника в морозильную камеру
• <-20 ° C для предметов, хранящихся на открытом воздухе или в неотапливаемых складских помещениях при температуре ниже морозильной камеры

Чувствительность физических свойств пластмасс к понижению температуры, классифицированная в соответствии с T _g и T _brittle , показана в таблице 7.

Когда использовать прохладное (4ºC в холодильнике) или холодное (-18ºC в морозильном шкафу) хранилище

Холодное хранение или хранение в холодильнике следует использовать только для тех пластиков, для которых выгода от снижения скорости окисления и гидролиза перевешивает риски физического повреждения из-за потери гибкости и вызванных усадкой напряжений, таких как эфиры целлюлозы, пенополиуретан, натуральный каучук и, возможно, полиолефины.Во всех случаях объекты должны поддерживаться и обкладываться инертными материалами, чтобы объекты не изгибались.

Предметы, помещаемые в прохладное и холодное хранилище, должны быть упакованы в мешки, предпочтительно с влагоудерживающим материалом (например, матовый картон), причем мешок должен быть свернут, чтобы в нем оставалось минимальное количество воздуха. Пакеты и буферы для влаги предотвращают повреждение от конденсации при перемещении предметов из холодных в теплое состояние. Способы реализации холодного и холодного хранения обсуждаются ниже в разделе «Стратегии борьбы со смешанными коллекциями, содержащими злокачественные пластики».

Для уменьшения гидролиза следует снизить температуру и относительную влажность. Поскольку для хранения при низкой температуре (холодильник) или низкой температуре (морозильник) требуется оборудование, которое стоит дорого покупать и обслуживать, может быть более выгодным и экономически эффективным использование сухого хранения при относительной влажности менее 10% без охлаждения. Этого можно легко и недорого добиться путем двойной упаковки сухих осушителей и сенсорных полосок относительной влажности для контроля относительной влажности. Согласно Михальски (2000), хранение при 20ºC и относительной влажности 8% увеличивает срок службы объектов с низкой стабильностью в 10 раз, с 30–100 лет (при 20ºC и относительной влажности 50%) до 300–1000 лет.При небольшом охлаждении срок службы увеличивается еще больше.

Shashoua (2004) отметил, что снижение температуры снижает потери летучих компонентов, таких как пластификаторы, поэтому высокопластифицированные пластмассы, такие как гибкий ПВХ, выигрывают от холодного или прохладного хранения.

Колебание температуры

Коэффициенты теплового расширения (КТР) пластмасс примерно в 10 раз больше, чем у металлов и дерева, и в 100 раз больше, чем у керамики. Температурные изменения вызывают физическую нагрузку на удерживаемые пластмассы из-за этих высоких CTE.Внезапные перепады температуры, даже всего на 5ºC, могут вызвать напряжение вокруг креплений или в местах соединения с другими материалами. Замерзание может быть катастрофическим, если такой пластик каким-либо образом сдерживается. Когда объекты перемещаются в холодное хранилище и из него, скорость охлаждения или нагрева должна быть такой, чтобы максимальная разница температур между частями объектов (например, поверхностью и ядром) была менее 6-10 ° C, чтобы предотвратить конденсацию (Padfield 2002). . Важность низких скоростей изменения температуры возрастает по мере увеличения толщины объекта, потому что объекту нужно больше времени, чтобы уравновесить температуру по большей толщине.Shashoua (2005) не обнаружил значительных физических повреждений или конденсации на тонкостенных объектах (<1 см / 0,4 дюйма) при неконтролируемом охлаждении от температуры окружающей среды до температуры морозильной камеры. Конденсация обнаруживалась на толстостенных объектах (> 1 см / 0,4 дюйма), если разница температур между ядром и периферией объекта превышала 10 ° C. Контролируемые медленные изменения температуры должны поддерживаться постепенным изменением внешней температуры.

Рекомендации

• Рассматривайте реакцию пластмасс на температуру как реакцию природных органических материалов.
  • Избегайте горячего света (например, прожекторов для выставок и фотографий).
  • Избегайте близости к любым источникам тепла (например, радиаторам, каналам отопления).
  • Избегайте хранения или демонстрации предметов, которые нагревают предметы.
• Понизьте температуру, чтобы снизить скорость реакций разложения, замедлить потерю летучих компонентов, таких как пластификаторы, и уменьшить ползучесть и деформацию.
  • Избегайте деформации пластика в холодном состоянии, который становится более хрупким при понижении температуры.
  • Используйте жесткие профильные опоры с мягкой подкладкой для холодных предметов.
• Избегайте колебаний температуры, чтобы уменьшить повреждение удерживаемого пластика от растрескивания под напряжением.

Неправильная относительная влажность

Водопоглощение пластмассами низкое, от 0% до примерно 10% при погружении. Водопоглощение за счет обмена с окружающей влажностью еще ниже; равновесное содержание влаги при относительной влажности 50% колеблется от 0% до менее 5% для большинства пластиков.По мере увеличения относительной влажности увеличивается содержание влаги; пластмассы набухают, становятся более гибкими (т.е. уменьшается Т _г ) и теряют прочность; и скорость химических реакций, таких как гидролиз, увеличивается. Влажные условия способствуют росту плесени. Влагосодержание пластмасс уменьшается с повышением температуры, то есть пластмассы высыхают при нагревании. Величина этих изменений различна для каждого типа пластика.

Влажная, относительная влажность более 65%

Влажность высокая, но не влажная, т.е.е. не залит жидкой водой. Влажность способствует росту плесени, если в ней присутствуют подходящие питательные вещества, такие как растворимый белок, крахмал или сахар. В таблице 1 в разделе «Агент порчи: неправильная относительная влажность» приведена чувствительность типов музейных предметов к плесени. Синтетические полимеры не являются питательными веществами, поэтому плесень не возникнет, если на поверхности нет питательной грязи, такой как масла, или если пластик не содержит питательных веществ, таких как древесный наполнитель или пластификаторы, такие как диэтилсебацинат, и достаточно влаги, и в этом случае пластик будет иметь более средняя чувствительность к росту плесени.Большинство пластиков имеют чувствительность ниже средней.

Повреждение плесенью обычно ограничивается неприемлемым внешним видом, например окрашиванием, которое может сопровождаться небольшими изъязвлениями тонкого поверхностного слоя из-за проникающих гиф. Методы борьбы с плесенью можно найти в статье «Вспышка плесени — немедленное реагирование». Плесень можно предотвратить, поддерживая относительную влажность менее 65%. Нет никаких преимуществ для хранения при относительной влажности выше 65%, и есть несколько проблем с относительной влажностью ниже 65%, поэтому всегда поддерживайте относительную влажность ниже 65%.

Относительная влажность выше 0%

Гидролиз

Некоторые пластмассы, особенно сложные эфиры (CN, CA, PVAC), амиды (протеин, PA) и уретаны (PUR), разлагаются при гидролизе, реакции с водой в пластмассе. Гидролиз усиливается в кислых условиях, например, в результате загрязнения. Скорость гидролиза снижается за счет уменьшения относительной влажности. Практическое правило состоит в том, что скорость гидролиза может снижаться более чем наполовину каждый раз, когда относительная влажность уменьшается вдвое. Скорость гидролиза уменьшается более чем в два раза каждый раз, когда относительная влажность уменьшается вдвое, когда относительная влажность ниже 25%, и снижение относительной влажности становится все более эффективным при снижении содержания влаги ниже примерно 10%.При некотором уровне содержания влаги для реакции доступно так мало воды, что гидролиза не происходит.

Например, ПЭТ будет гидролизоваться при температурах обработки, если он не сухой. Для обработки пленки DuPont Teijin Mylar PET производитель рекомендует снизить содержание воды в пленке до менее 0,1%, что происходит при относительной влажности около 10%, заявив, что больше, чем это количество воды должно присутствовать в системе, прежде чем пленка может стать хрупкой из-за гидролиза (DuPont 2003).Таким образом, 10% относительной влажности можно рассматривать как верхнее критическое значение, ниже которого гидролиз не происходит.

Чувствительность пластмасс к гидролизу при комнатной температуре показана в таблице 8.

Поскольку пластмассы теряют воду при уменьшении относительной влажности, они становятся более хрупкими, более хрупкими и более склонными к разрушению. Из-за повышенной хрупкости пластмасс при низкой относительной влажности потребуется дополнительная поддержка и осторожность при обращении, как это обычно бывает с хрупкими предметами.Преимущества снижения скорости реакций разложения за счет уменьшения относительной влажности перевешивают риск из-за повышенной хрупкости, которую можно контролировать с помощью надлежащего обращения и поддержки. Информацию о поддержке музейных предметов можно найти в Mount-Making for Museum Objects (Barclay et al. 1998).

Отек

Набухание из-за поглощения влаги количественно определяется коэффициентом расширения от влаги (CME, также называемый коэффициентом гидроскопического расширения и коэффициентом набухания).Это отношение набухания к изменению относительной влажности в сантиметрах набухания на см исходной длины на% относительной влажности (или микродеформации /% относительной влажности, где [деформация] = [изменение длины] / [исходная длина]). Чувствительность пластиков к расширению (набуханию) под воздействием влаги приведена в Таблице 9.

Пластмассы могут набухать только в том случае, если они впитывают влагу. Обычной мерой влагопоглощения является изменение веса после погружения в воду на 24 часа. Это также может быть полезным показателем восприимчивости пластика к повреждению после затопления.Водопоглощение пластиков приведено в Таблице 9.

Обратите внимание, что CME для пластмасс (менее 200) намного меньше, чем для природных биологических материалов, таких как слоновая кость (205), масляная краска (248) и дерево (от 400 до 700). Пластмассы, за исключением CF, гораздо менее чувствительны к набуханию, чем природные биологические материалы.

Пластификация влажностью

Вода пластифицирует пластмассы, что означает, что их T _г уменьшается с увеличением RH с последующим увеличением гибкости и уменьшением прочности.Изменение прочности может быть резким, если T _g опустить до температуры окружающей среды. Потеря прочности при увеличении относительной влажности может вызвать отказы в несущих устройствах, таких как нейлоновые нити, подвешивающие предметы в витринах, или пластиковые стойки или клеи в креплениях. Отказ может быть постепенным, если волокна растягиваются за счет механизмов ползучести, или катастрофическим, если прочность упадет ниже прочности на разрыв. Напряжения могут создаваться собственным весом предметов и частей.

Сгусток наростов

Некоторые пластмассы, особенно сильно вулканизированная твердая резина (эбонит, вулканит), CN и CA, деградируют в результате гидролиза с образованием продуктов ионного разложения (сульфатов, нитратов и ацетатов), которые могут вступать в реакцию с атмосферными загрязнениями или соединениями в пластике или окружающих материалах. для образования расплывающихся наростов, таких как сульфат аммония, нитрат аммония и кальция, а также ацетат аммония (рис. 3).Когда относительная влажность больше определенного значения для каждой соли, растворяющиеся в воздухе соли образуют капли солевых растворов, растворяясь во влаге, абсорбированной из воздуха. Капли солевых растворов на поверхности пластика могут повредить другие предметы при контакте. Дополнительная информация о текучести доступна в разделе «Относительная влажность выше или ниже определенного критического значения», который можно найти в разделе «Ухудшение из-за неправильной относительной влажности», а также в разделе «Агент ухудшения: неправильная относительная влажность» — наиболее уязвимые скопления.

Пластмассы не расплываются, поэтому этот риск возникает только в том случае, если на пластмассах есть расплывающиеся наросты.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120210-0029
Рис. 3. Сера в твердой резине (эбонит, вулканит) окисляется на воздухе с образованием газообразных оксидов серы, которые вступают в реакцию с влагой воздуха и превращаются в кислотные растворы на поверхности твердой резины. При контакте с металлами эти кислоты вступают в реакцию с образованием отложений и отложений продуктов коррозии.Они часто являются просроченными и растворяются в абсорбированной влаге при относительной влажности выше критической относительной влажности текучести и образуют лужи продуктов коррозии, которые распространяются по металлу. Когда относительная влажность падает ниже критической относительной влажности текучести, лужи высыхают и образуют твердые наросты продуктов коррозии.

Колебания относительной влажности

Подробное обсуждение влияния колебаний относительной влажности см. В разделе «Колебания относительной влажности» в разделе «Ухудшение из-за неправильной относительной влажности» и о коллекциях, наиболее уязвимых в разделе «Агент ухудшения: неправильная относительная влажность».

Скорость поглощения влаги при изменении относительной влажности

Колебания относительной влажности могут вызвать структурное повреждение только в том случае, если пластик достаточно быстро впитывает или десорбирует воду, чтобы во время колебаний произошло значительное изменение содержания воды. Например, для нейлона, который считается влагочувствительным пластиком, с содержанием влаги 2,75% при относительной влажности 50%, скорость поглощения или изменения влажности при изменении относительной влажности очень медленная. Почасовые, ежедневные, еженедельные и, возможно, даже ежемесячные колебания относительной влажности на 50% не должны сильно влиять на содержание влаги в пластике.

Рекомендации

• Предотвратить высокую относительную влажность, которая может вызвать появление плесени. Проконсультируйтесь с агентом по повреждению: неправильная относительная влажность.
• Уменьшить относительную влажность.
  • Низкая относительная влажность лучше, чем высокая для всех пластиков, поскольку скорость реакции гидролиза снижается.
  • Предположим, что сухой пластик хрупкий, поэтому обращайтесь осторожно, избегайте изгибов и используйте жесткие, мягкие фигурные опоры.
  • Статический электрический заряд усиливается при низкой относительной влажности, поэтому будьте осторожны, чтобы не допустить скопления грязи и разрушения порошкообразных и волокнистых слоев и поверхностей.
• Избегайте сильных колебаний относительной влажности.
  • Предотвращает растрескивание пластика, чувствительного к влаге.
  Колебание относительной влажности
  • может вызвать растрескивание UF.
  • Экскурсии к высокой относительной влажности могут вызвать отек и деформацию CF.

Применение и рецептура индикаторов крезолового красного и модифицированного бромкрезолового зеленого

Индикатор (и) следует размещать очень близко к поверхности объекта, но не в непосредственном контакте с ним.Легче и эффективнее использовать веревку или сетку для наблюдения за большими объектами или целыми выдвижными ящиками с объектами, чем подвешивать множество небольших бумажных индикаторов (рис. 9a и 9b).

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120210-0089

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120210-0086

Рисунки 9a и 9b. Простой метод контроля ХН при хранении с использованием кисеи, окрашенной крезоловым красным. Выбросы четко проявляются в виде красных пятен на муслине, что указывает на то, что пластиковая пуговица на предмете стала злокачественной и представляет опасность при хранении, если комната не проветривается.Открытое переплетение муслина позволяет объекту оставаться видимым, а ядовитые газы выходить (тем самым уменьшая вероятность скопления газа и дальнейшего повреждения кнопки).

Крезол красный (для контроля нитрата целлюлозы)

Крезол красный следует наносить только на целлюлозные материалы, например промокательная бумага, вареная хлопковая нить, кисея и сетка. Несмотря на то, что он окрашивает другие материалы, крезол красный будет взаимодействовать с добавками в синтетических материалах, тем самым влияя на его точность в качестве индикатора.

Растворите 0,4 г порошка крезолового красного в 100 мл воды (0,40% мас. / Об.) Или 0,005 г крезолового красного в 100 мл этанола (0,005% мас. / Об.). Раствор красный, но целлюлоза сразу становится желтой при погружении. Постучите по бумаге или отожмите хлопок, чтобы удалить излишки жидкости. Часто переворачивайте, пока он высыхает, чтобы избежать высокой концентрации красителя. Окрашенный индикаторный материал по мере высыхания станет пятнистым, если нет доступа к профессиональному устройству для сушки пленки. Тем не менее, пестрые индикаторы тоже работают.Повторное погружение после высыхания дает более глубокий цвет (гораздо более заметный), но повторное погружение не требуется.

Обычно CN на ранних стадиях деградации влияет на индикатор не менее 48 часов. Обнаружение быстрых выбросов происходит быстрее, иногда в течение часа. Обозначьте любые индикаторы, оставленные в хранилище, как эталонные мониторы, чтобы они не были выброшены по ошибке. Сообщите всем сотрудникам и волонтерам о важности изменения цвета и о необходимости сообщить об этом.Таким образом, объект CN, выделяющий вредные продукты разложения, вероятно, будет обнаружен задолго до полугодовой проверки.

Бромкрезоловый зеленый (для мониторинга ацетата целлюлозы)

Этот состав был усовершенствован в Институте постоянства изображения (Технологический институт Рочестера), где доступны индикаторы из синей бумаги, уже пропитанные бромкрезоловым зеленым красителем (полоски A-D).

Для приготовления реактива бромкрезолового зеленого сначала приготовьте водный раствор гидроксида натрия, растворив 4 г гидроксида натрия в 1000 мл воды.Затем возьмите 160 мл этого раствора и добавьте 4,0 г бромкрезолового зеленого.

Бромкрезоловый зеленый светочувствителен, поэтому тестирование следует проводить в темноте. При тестировании пластмасс, не являющихся музейными объектами, например витрин из оргстекла, которые подозреваются в загрязнении, индикаторную бумагу можно поместить непосредственно на тестируемый пластиковый объект, а затем накрыть листом майлара, который обычно обеспечивает результат. в течение 24 часов.

Метод быстрого скрининга для обнаружения и количественной оценки микропластика на основе флуоресцентного мечения с помощью Nile Red

Материалы и оборудование

NR и ацетон (AR) были приобретены у Sigma Aldrich (Gillingham, UK).Хлорид цинка (Acros, SLR) был приобретен у Fisher Scientific (Лафборо, Великобритания). Используемая вода имела аналитическую чистоту 18 МОм. Фильтры Whatman диаметром 25 мм и 47 мм из эфира целлюлозы (0,22 мкм), нитрата целлюлозы (0,45 мкм) и Anopore (0,22 мкм, оксид алюминия) были поставлены GE Healthcare. Для всех операций фильтрации использовались фильтрующие устройства со стеклянной мембраной, которым способствовал вакуум от лабораторного насоса KNF. Фотографии были записаны цифровой зеркальной камерой Canon EOS 600 или EOS 1200. Для возбуждения использовался мощный синий светодиодный источник света (Crimelite 450–510 нм, Foster and Freeman, Evesham, Worcestershire U.К). Флуоресцентные изображения записывали через оранжевый фильтр (Kobo или Foster and Freeman, 529 нм), чтобы исключить падающий синий свет. Эталонные спектры FT-IR и спектры для идентификации обнаруженного на пляже пластикового мусора были записаны на Perkin Elmer Spectrum BX с однопроходной алмазной приставкой НПВО SensIR (16 сканирований; разрешение 4 см ^-1 ). Инфракрасную микроскопию проводили на инфракрасном микроскопе Thermo Scientific, Nicolet iN10MX с различными настройками и режимами визуализации. Рамановские спектры регистрировали на конфокальной рамановской системе WiTec при лазерном возбуждении 532 нм.Отдельные частицы сушили на покрытых золотом стеклянных подложках для измерения, а мощность лазера регулировали вручную для получения спектров наилучшего качества. Флуоресцентную микроскопию выполняли с использованием системы Zeiss SteREO Lumar V12, включающей камеру Axiocam, 2 × ILL2500 LCD и EXFO X-cite series 120. Микроскоп был оснащен 80-миллиметровой линзой NeoLumar. Образцы помещали на чистые предметные стекла, накрывали покровными стеклами и отображали в проходящем свете. Использовались настройки для GFP с установленным набором фильтров GFP.

Образцы центрифугировали в центрифуге Heraeus Biofuge Primo с ротором 6 × 50 мл, используя одноразовые пластиковые центрифужные пробирки на 50 мл (полипропиленовые пробирки с синими полиэтиленовыми крышками, поставляемые Fisher Scientific). Образцы морских отложений (предоставленные компанией Cefas) были собраны в различных местах побережья Великобритании. Каждый образец сушили в вакуумной печи до постоянного веса, используя отфильтрованный воздух для удаления влаги из печи, избегая загрязнения окружающей пылью.Образцы, использованные в этом исследовании, показаны в Таблице 2:

Filter Imaging

В автоматизированной установке для сканирования фильтров использовался коммерческий микроперерезной станок (Sanven, Китай) для обеспечения автоматического XYZ движения, в сочетании с тринокулярной головкой микроскопа и фотоадаптером для подключения камеры Canon EOS. Более подробную информацию можно найти во вспомогательной информации (раздел 1). Управление камерой осуществлялось через USB с помощью программного обеспечения для удаленной съемки Canon.Сначала камеру сфокусировали белым светом и вручную изменили ось Z фрезерного станка. Затем синий свет использовался для флуоресцентной визуализации. Была написана процедура G-кода для управления сканированием X-Y (перечислена в разделе 8 ESI), и была сделана серия слегка перекрывающихся фотографий, чтобы покрыть всю область фильтра. Демонстрационная версия AutoStitch ³³ использовалась для создания сшивания панорамных изображений путем автоматического распознавания совпадающих изображений.

Общая разработка метода

Исходный раствор нильского красного (NR) был приготовлен при концентрации 1 мг / мл ^-1 в ацетоне и профильтрован с использованием 0.Шприцевой фильтр из ПТФЭ толщиной 22 мкм помещают в чистый стеклянный флакон с завинчивающейся крышкой и используют во всех экспериментах по окрашиванию. Растворы хлорида цинка готовили в аналитической воде при различных концентрациях и фильтровали через фильтры из нитрата целлюлозы 0,22 мкм в чистые стеклянные колбы для хранения с притертыми стеклянными пробками. Аналитическая вода фильтровалась таким же образом и использовалась для суспендирования микропластических образцов и осадков.

Фрагменты микропластика (обычно 0,1–0,5 мм) были приготовлены с помощью острого скальпеля для соскабливания фрагментов с блоков первичного пластика, потребительских пластиковых предметов, идентифицированных по их символам переработки, или пластиковых отходов, собранных с линии прилива на пляже Лоустофт.Великобритания Идентичность всех исследуемых материалов была подтверждена измерением FT-IR перед использованием. В качестве пластиков использовались полиэтилен (PE), полипропилен (PP), полистирол (PS), полиэтилентерефталат (полиэстер — PET), поливинилхлорид (PVC) и полиамид (найлон 6).

Окрашивание проводили путем добавления исходного раствора NR в ацетоне до конечной концентрации 1, 10 или 100 мкг / мл ^-1 в суспензии микропластика или осадка, с хлоридом цинка или без него, в зависимости от эксперимента.Время адсорбции варьировалось от 5 минут до 66 часов в исследовании оптимизации при различных концентрациях. Для большинства работ использовалось 10 мкг / мл ^-1 и время воздействия 30 минут.

Валидация метода

Специфичность по отношению к типу полимера

Для начальных экспериментов с добавлением 1 г высушенного осадка взвешивали и добавляли известное количество микропластических фрагментов шести различных полимеров: нейлона, ПС, ПВХ, ПЭТ, ПЭ, PP. Осадок суспендировали в 5 мл воды, окрашивали 50 мкл исходного раствора NR и инкубировали на шейкере Heidolph Rotamix при 100 об / мин в течение 60 минут.Осадок затем фильтровали под вакуумом (фильтрующая мембрана из нитрата целлюлозы Whatman 47 мм, 0,22 мкм). Образцы просматривали в синем свете (Crime Lite: 450–510 нм) через оранжевый фильтр (529 нм) и подсчитывали засеянные микропластики. Также были сфотографированы фильтры.

Для исследования сольватохромизма адсорбированного NR были проанализированы изображения, содержащие фрагменты нейлона, PS, PVC, PET, PE и PP. Флуоресцентные частицы были идентифицированы на изображениях, а их значения RGB извлечены с использованием изображения J (https: // imagej.nih.gov/ij/). Затем эти значения были преобразованы в значение «флуоресцентного индекса» — (R + G) / R — с использованием 8-битных значений интенсивности цвета в красном (R) и зеленом (G) каналах, чтобы обеспечить простое значение для сравнения, которое может относиться к типу полимера.

Разделение по плотности для экстракции микропластов из отложений

Для разделения микропластов растворы хлорида цинка с различной плотностью готовили гравиметрически из свежеоткрытой бутылки с хлоридом цинка, и плотности измеряли путем взвешивания фиксированного объема (100 мл).Значения приведены в таблице SI1. Микропластики различного известного состава были испытаны на плавучесть в различных растворах в условиях центробежного воздействия, наряду с образцами различных типов крупных и мелких морских отложений. Плотность около 1,35 позволяла осуществлять флотацию всех протестированных типов полимеров (вместе с небольшими количествами осадка), в то время как подавляющее большинство осадочного материала оседало на дно центрифужной пробирки. Некоторое количество осадочного материала оставалось плавучим в этих условиях.Плотность может быть уменьшена для уменьшения доли плавающего материала, но с риском того, что некоторые более плотные микропластики могут быть пропущены из-за осаждения.

Извлечение микропластика с шипами

Для проверки скорости извлечения засеянных микропластиков из морских отложений были выбраны мелкий осадок LIT 81C и крупный осадок LIT 79C. Трижды (3 × 5 г) для каждого типа осадка взвешивали и засевали 20 нейлоновыми и 20 полиэтиленовыми NR-окрашенными микропластиками. Засеянные отложения медленно добавляли к раствору хлорида цинка (30 мл, 1,1 л.37 г / мл), перемешивали, затем центрифугировали при 3900 g в течение 5 минут со скоростью торможения 9. Флуоресцентные микропластики собирали из верхней части раствора стеклянными пипетками Пастера с использованием падающего синего / зеленого света (450–510 нм. ) через оранжевую маску (529 нм) для их визуализации. Затем образцы доводили до объема раствором хлорида цинка и ресуспендировали, затем центрифугировали и снова экстрагировали. Это повторяли, чтобы получить в общей сложности три экстракции для каждого образца. Восстановленные частицы объединяли, фильтровали, фотографировали и подсчитывали.

Перекрестная проверка и подтверждение с помощью FT-IR

Для проверки флуоресцентного метода по сравнению с визуализацией FT-IR образцы реальных отложений без добавок обрабатывались, как описано выше, затем фильтровались на 47-миллиметровые фильтры Anopore (0,22 мкм; оксид алюминия). Большие флуоресцирующие фрагменты отбирали вручную с помощью деревянной палочки для коктейля, смоченной этанолом, ресуспендировали приблизительно в 1 мл этанола, фильтровали через небольшой фильтр Anopore (25 мм) и анализировали с помощью FT-IR микроскопии в режиме пропускания с использованием чистого фильтра для установки фона. .

Дальнейший анализ даже более мелких фрагментов на 47-миллиметровом фильтре Anopore был проведен путем разметки области размером примерно 1 см на 1 см. Эта область содержала флуоресцирующие частицы, наблюдаемые при падающем синем / зеленом свете (450–510 нм) через оранжевую маску (529 нм). Затем фильтр сфотографировали с использованием автоматической установки для флуоресцентного сканирования, и поцарапанную область идентифицировали и реконструировали из мозаичных изображений. Та же самая область была визуализирована с использованием ИК-Фурье микроскопа в режиме пропускания с использованием голого фильтра Anopore в качестве фона (размер пикселя 25 мкм × 25 мкм, 1 сканирование при разрешении 16 см ^-1 )).Предполагаемые микропластические частицы были идентифицированы путем фильтрации массива спектральных данных для сигналов растяжения C-H около 2800–3000 см ^–1 (что указывает на вероятный органический материал). Области, содержащие значимые сигналы C-H, были дополнительно проанализированы для получения спектров для идентификации. ИК-карту отображаемой области сравнивали с флуоресцентным изображением, чтобы проверить совпадение флуоресцентных частиц и фрагментов микропластика, идентифицированных с помощью ИК-излучения.

Специфичность / селективность по отношению к биологическим материалам

Возможным недостатком этого метода окрашивания является возможность появления ложноположительных результатов из-за окрашивания биологических организмов, таких как морские водоросли.Их можно найти в широком диапазоне размеров и форм. Хорошо известно, что некоторые (хотя и не все) из этих организмов могут быть окрашены NR ³¹ , и действительно, это было разработано как скрининговый анализ водорослей, которые производят липидные капли ³² , из-за интереса к этой области для производства биотоплива. Обычно протоколы окрашивания водорослей включают смешивающийся с водой органический растворитель (обычно ацетон, ДМФ или ДМСО) для улучшения проникновения красителя в организм. Наш метод окрашивания пластика имеет низкую концентрацию растворителя (1% ацетон, введенный из исходного материала NR, по сравнению с 25% ДМСО в оптимизированном методе окрашивания водорослей), поэтому он довольно неэффективен при окрашивании водорослей.Протокол был протестирован на трех морских водорослях, представляющих разные классы, морфологии и масштабы размеров — Diacronema lutheri (4–6 мкм), Tetraselmis suecica (10–15 мкм) и Skeletonema sp. (нитевидные, диаметр 2–20 мкм).