miniatura|Aspecte de cadenes de polímers lineals reals enregistrades en medi líquid utilitzant un microscopi de força atòmica. El gruix de la cadena és de 0,4 nm. A l'hora d'atribuir-les, cal citar la referència següent: Y. Roiter i S. Minko, AFM Single Molecule Experiments at the Solid-Liquid Interface: In Situ Conformation of Adsorbed Flexible Polyelectrolyte Chains, Journal of the American Chemical Society, vol. 127, núm. 45, pàg. 15688-15689 (2005). La degradació dels polímers és la disminució d'un polímer, com ara la resistència, causada per canvis en la seva composició química. Els polímers i, en particular, els plàstics estan subjectes a degradació en totes les etapes del cicle de vida del seu producte, incloent-hi durant el seu processament inicial, l'ús, l'eliminació al medi ambient i el reciclatge. La velocitat d'aquesta degradació varia significativament; la biodegradació pot trigar dècades, mentre que alguns processos industrials poden descompondre completament un polímer en hores.
S'han desenvolupat tecnologies per inhibir o promoure la degradació. Per exemple, els estabilitzadors polimèrics garanteixen que els articles de plàstic es produeixin amb les propietats desitjades, allarguen la seva vida útil i faciliten el seu reciclatge. Per contra, els additius biodegradables acceleren la degradació dels residus plàstics millorant la seva biodegradabilitat. Algunes formes de reciclatge de plàstics poden implicar la degradació completa d'un polímer en monòmers o altres productes químics.
En general, els efectes de la calor, la llum, l'aire i l'aigua són els factors més significatius en la degradació dels polímers plàstics. Els principals canvis químics són l'oxidació i l'escissió de la cadena, que provoquen una reducció del pes molecular i del grau de polimerització del polímer. Aquests canvis afecten les propietats físiques com la resistència, la mal·leabilitat, l'índex de flux de fusió, l'aspecte i el color. Els canvis en les propietats sovint s'anomenen "envelliment". alt=Pie chart showing 2013 European plastic demand by type|class=skin-invert-image|miniatura|300x300px|Demanda europea de plàstics el 2013 per tipus de polímer:PP: polipropilè, PE: polietilè, PVC: clorur de polivinil, PS: poliestirè, PET: tereftalat de polietilè
Susceptibilitat Els plàstics existeixen en una gran varietat, però diversos tipus de polímers bàsics dominen la producció mundial: polietilè (PE), polipropilè (PP), clorur de polivinil (PVC), tereftalat de polietilè (PET, PETE), poliestirè (PS), policarbonat (PC) i poli(metacrilat de metil) (PMMA). La degradació d'aquests materials és de primordial importància, ja que representen la major part dels residus plàstics.
Aquests plàstics són tots termoplàstics i són més susceptibles a la degradació que els termoestables equivalents, ja que aquests estan més reticulats. La majoria (PP, PE, PVC, PS i PMMA) són polímers d'addició amb esquelets totalment de carboni que són més resistents a la majoria de tipus de degradació. El PET i el PC són polímers de condensació que contenen grups carbonils més susceptibles a la hidròlisi i a l'atac dels raigs UV.
Degradació durant el processament alt=See caption|miniatura|475x475px|Esquema de compostos de plàstics Els polímers termoplàstics (ja siguin verges o reciclats) s'han d'escalfar fins que estiguin fosos per donar-los la forma final, amb temperatures de processament d'entre 150 i 320 °C. (300–600 °F) depenent del polímer. Els polímers s'oxidaran en aquestes condicions, però fins i tot en absència d'aire, aquestes temperatures són suficients per causar degradació tèrmica en alguns materials. El polímer fos també experimenta una tensió de cisallament significativa durant l'extrusió i el modelat, que és suficient per trencar les cadenes de polímer. A diferència de moltes altres formes de degradació, els efectes del processament per fusió degraden tota la massa del polímer, en lloc de només les capes superficials. Aquesta degradació introdueix punts febles químics al polímer, particularment en forma d'hidroperòxids, que es converteixen en llocs d'inici per a una major degradació durant la vida útil de l'objecte.
Els polímers sovint estan subjectes a més d'una ronda de processament per fusió, cosa que pot accelerar la degradació de manera acumulativa. El plàstic verge normalment se sotmet a un procés de mescla per introduir-hi additius com ara colorants, pigments i estabilitzadors. El material pelletitzat preparat d'aquesta manera també es pot assecar prèviament en un forn per eliminar les traces d'humitat abans de la seva fusió final i el seu modelat en articles de plàstic. El plàstic que es recicla mitjançant una simple refusió (reciclatge mecànic) sol mostrar més degradació que el material fresc i, com a resultat, pot tenir propietats més deficients. alt=See caption|miniatura|200x200px|Vídeo curt sobre emmotllament per injecció (9 min 37 s)
Oxidació tèrmica Tot i que els nivells d'oxigen dins dels equips de processament solen ser baixos, no es pot descartar completament i l'oxidació tèrmica normalment tindrà lloc més fàcilment que la degradació exclusivament tèrmica (és a dir, sense aire). Les reaccions segueixen el mecanisme general d'autooxidació, que condueix a la formació de peròxids orgànics i carbonils. L'addició d' antioxidants pot inhibir aquests processos.
Degradació tèrmica Escalfar els polímers a una temperatura prou alta pot causar canvis químics perjudicials, fins i tot en absència d'oxigen. Això normalment comença amb l'escissió de la cadena, generant radicals lliures, que participen principalment en la desproporció i l'entrecreuament. El PVC és el polímer comú més sensible tèrmicament, i la seva degradació principal es produeix a partir de ~ en endavant; altres polímers es degraden a temperatures més altes.
Degradació termomecànica Els polímers fosos són fluids no newtonians amb viscositats elevades, i la interacció entre la seva degradació tèrmica i mecànica pot ser complexa. A baixes temperatures, el polímer fos és més viscós i més propens a la degradació mecànica per tensió de cisallament. A temperatures més altes, la viscositat es redueix, però la degradació tèrmica augmenta. La fricció en punts d'alta cisallament també pot causar un escalfament localitzat, cosa que porta a una degradació tèrmica addicional.
La degradació mecànica es pot reduir mitjançant l'addició de lubricants, també anomenats ajudes de processament o ajudes de flux. Aquests poden reduir la fricció contra la maquinària de processament, però també entre les cadenes de polímers, cosa que resulta en una disminució de la viscositat de la fosa. Els agents habituals són ceres d'alt pes molecular (cera de parafina, èsters de cera, etc.) o estearats metàl·lics (és a dir, estearat de zinc).
Degradació en servei alt=Bar chart showing global plastic waste generation by industrial sector for 2015|class=skin-invert-image|miniatura|300x300px|Generació mundial de residus plàstics per sector industrial per al 2015, mesurada en tones per any La majoria dels articles de plàstic, com els materials d'embalatge, s'utilitzen breument i només una vegada. Aquests rarament experimenten la degradació dels polímers durant la seva vida útil. Altres articles només experimenten una degradació gradual de l'entorn natural. Alguns articles de plàstic, però, poden experimentar una llarga vida útil en entorns agressius, especialment aquells on estan sotmesos a calor prolongada o atacs químics. La degradació dels polímers pot ser significativa en aquests casos i, a la pràctica, sovint només es frena mitjançant l'ús d'estabilitzadors de polímers avançats. La degradació derivada dels efectes de la calor, la llum, l'aire i l'aigua és la més comuna, però existeixen altres mitjans de degradació.
La degradació de les propietats mecàniques en servei és un aspecte important que limita les aplicacions d'aquests materials. La degradació dels polímers causada per la degradació en servei pot causar accidents potencialment mortals. El 1996, un nadó va ser alimentat a través d'una línia Hickman i va patir una infecció quan un hospital va utilitzar nous connectors. La raó d'aquesta infecció va ser l'esquerdament i l'erosió de les canonades des del costat interior a causa del contacte amb medis líquids.
Esquerdament induït per clor alt=See caption|miniatura|200x200px|Atac de clor en una junta de fontaneria de resina d'acetal L'aigua potable que ha estat clorada per matar microbis pot contenir traces de clor. L'Organització Mundial de la Salut recomana un límit superior de 5 ppm. Tot i que és baix, 5 ppm és suficient per atacar lentament certs tipus de plàstic, sobretot quan l'aigua s'escalfa, com ho és per rentar. Les canonades i els accessoris de polietilè, polibutilè i resina d'acetal (polioximetilè) són susceptibles. L'atac provoca l'enduriment de les canonades, cosa que les pot deixar fràgils i més susceptibles a fallades mecàniques.
Electrònica Els plàstics s'utilitzen àmpliament en la fabricació d'articles elèctrics, com ara plaques de circuits i cables elèctrics. Aquestes aplicacions poden ser dures, exposant el plàstic a una barreja d'atacs tèrmics, químics i electroquímics. Molts articles elèctrics com transformadors, microprocessadors o cables d'alta tensió funcionen a temperatures elevades durant anys o fins i tot dècades, cosa que resulta en una oxidació tèrmica de baix nivell però contínua. Això es pot agreujar pel contacte directe amb els metalls, que pot promoure la formació de radicals lliures, per exemple, per l'acció de les reaccions de Fenton sobre els hidroperòxids. Les càrregues d'alta tensió també poden danyar els materials aïllants com els dielèctrics, que es degraden a través de l'arbreatge elèctric causat per l'estrès prolongat del camp elèctric.
Acció galvànica miniatura|Mecanisme de degradació galvànica del polímer termoestable de poliimida d'alta temperatura La degradació dels polímers per acció galvànica va ser descrita per primera vegada a la literatura tècnica el 1990 per Michael C. Faudree, un empleat de General Dynamics, Fort Worth Division. El fenomen s'ha anomenat "Efecte Faudree", i possiblement es pot utilitzar com a procés sostenible per degradar plàstics termoestables no reciclables, i també ha tingut implicacions per prevenir la corrosió en aeronaus per a la seguretat, com ara canvis en el disseny. Quan el polímer reforçat amb fibra de carboni s'uneix a una superfície metàl·lica, la fibra de carboni pot actuar com a càtode si s'exposa a l'aigua o a una humitat suficient, donant lloc a corrosió galvànica. Això s'ha vist en enginyeria quan s'han utilitzat polímers de fibra de carboni per reforçar estructures d'acer debilitades. També s'han observat reaccions en aliatges d'alumini i magnesi, els polímers afectats inclouen bismaleimides (BMI) i poliimides. Es creu que el mecanisme de degradació implica la generació electroquímica d'ions hidròxid, que després trenquen els enllaços amida.
Degradació en el medi ambient La majoria dels plàstics no es biodegraden fàcilment, però, tot i així, es degraden en el medi ambient a causa dels efectes de la llum ultraviolada, l'oxigen, l'aigua i els contaminants. Aquesta combinació sovint es generalitza com a meteorització dels polímers. La ruptura de la cadena per meteorització provoca una fragilització creixent dels articles de plàstic, cosa que finalment fa que es trenquin. La fragmentació continua fins que finalment es formen microplàstics. A mesura que les mides de les partícules es redueixen, la seva superfície combinada augmenta. Això facilita la lixiviació d'additius del plàstic i cap al medi ambient. Moltes controvèrsies associades amb els plàstics en realitat es relacionen amb aquests additius.
Fotooxidació