浅析高分子材料老化原因及应对措施

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浅析高分子材料老化原因及应对措施

作者：王悦

来源：《山东工业技术》2016年第17期

摘要：高分子材料在日常生活中随处可见，其容易受到多种不确定性因素的影响，主要

体现在交通运输、存储材料等方面。高分子材料一旦受到外界因素的影响，自身的物理性质可能就会发生根本的转变，会严重影响其使用价值。本文对影响高分子材料老化的因素及应对措施进行了分析。

关键词：高分子材料；材料老化；应对措施

DOI：10.16640/https://www.wendangku.net/doc/a76830355.html,ki.37-1222/t.2016.17.172

1 高分子材料定义及其老化现象

高分子材料是指含有聚合物成分或本身为聚合物材质的，由相对分子质量较高的化合物所构成的复合型材料。此种材料具有结构易改性，延展性和可塑性极高，因此也具有易于加工的特点。在日常的生产生活中，高分子材料的应用范围十分的广泛，主要包括塑料、纤维、涂料等。其中，塑料、合成纤维等材料广泛应用于我国的航空业、社会基础设施建设和军事建造等多种关键方面，在我国的经济发展过程中有着举足轻重的作用。

在现实生活中，高分子材料的老化现象严重阻碍了材料的应用价值，甚至令材料完全丧失使用功能。高分子材料的老化现象主要是指其物理形态的变化，或者是内在的化学反应，导致化学分子的改变。导致其发生改变的因素可以是内部的也可是外部的又或是综合因素的影响。

2 高分子材料老化的原因分析

影响高分子材料老化的原因十分复杂，影响因素的种类千差万别，例如：材料自身化学结构的改变、自身物理形态的改变其他物理因素、阳光辐射、空气的湿度等等。本文主要针对以下三种影响因素进行分析。

2.1 金属掺杂物的影响

在高分子材料的制造过程中会需要许多种物质，其中大部分物质为金属材料，金属材料的作用分为几种：可以是辅助材料、主要成分或者是催化剂等。但是其中的共同点就是都避免不了要有物理层面的直接接触，而在长时间的相互接触过程中，金属材料的掺杂物就会逐渐渗透到高分子材料中，改变材料的分子结构，这会影响高分子材料的表面氧化，逐渐出现老化现象。

2.2 光照温度的影响

高分子材料的环境行为与老化机理研究进展.

高分子材料的环境行为与老化机理研究进展 刘景军,李效玉 (北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029 摘要:总结了有关高分子材料在环境因素作用下老化研究的历史与现状,阐述了环境场(如光、热和化学介质对高分子老化的影响,提出了材料老化的一些主要机理。在探讨了一些新研究手段的发展和取得的成果的基础上,进而展望了高分子材料老化及防护措施的研究动向和发展趋势。 关键词:高分子;老化;环境因素;机理;进展 高分子学科自上世纪20年代提出高分子结构的大分子观念以来,在短短几十年间已取得惊人的进展,产量如此之大,发展如此之快,其速度也是其它学科难以比拟的。无论是在超高温的工程技术,还是超低温的冷冻技术,也不管是太空的宇航,还是大海的深潜,都离不开高分子材料。假如19世纪是蒸汽机和电的时代,那么20世纪则是原子能和高分子时代。高分子材料的优点在于是可利用的再生资源,而且可实现分子设计,不但可以用于结构材料,而且在功能性材料方面有着广泛的发展前景。然而,高分子材料的老化与防止问题,已成为一个非常重要的问题,其实际老化造成的危害要比人们想象中的严重得多,尤其是在苛刻环境条件下,常导致设备过早失效,材料大量流失,不但使经济上受到很大损失,导致资源的浪费,甚至因材料的失效分解对环境的污染,高分子的老化失效问题已成为限制高分子材料进一步发展和应用的关键问题之一。学者们认为,国际上目前还有许多老化的基本问题需进一步研究:如:在老化试验中,人工加速的寻求;各种防老剂间的协同效应研究;超分子结构和老化的关系;光引发机理和光稳定机理仍需进一步研究;自毁性高分子研究和应用以及废高分子材料的回收利用等[1~15]。国内外有众多的学者从事这方面的工作,取得了一些进展[15~25]。综合相关的文献报道看,目前老化研究主要集中在探讨这些材料老化的规律、机理,以及环境因素对材料老化的影响等方面,取得了一些有价值的结果。这些工作对于发展新的实验技术和测试方法,改善材料的生产技术、研制特种材料、逐步达到按指定性能设计新材料等具有重大的指导作用。

高分子材料老化类型

本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.wendangku.net/doc/a76830355.html,） 高分子材料老化类型 塑料的老化主要是环境降解，其降解主要有热老化、大气老化、机械降解、化学降解、应力开裂、离子化辐射、磨蚀和腐蚀、生物降解。同一种塑料在加工和使用过程中会同时受到几个因素的影响，即有几种老化过程同时发生，一般说来几种老化过程的结合往往使材料损坏更加严重。但实际过程中单一的老化过程是很少的，往往是几种过程的结合。 其实树脂合成出来后，从加工到使用等一系列过程中都会发生老化。 原始树脂首先遇到的环境老化是在塑料加工厂，塑料粒子在热、微量湿度和氧的作用下进行挤出、注射模压及其它加工过程，有热老化和力老化；产品中存留残余应力，使老化更加容易；塑料容器或制品离开加工厂，在运输和贮存过程中要受阳光的照射，大气降解、辐射降解会发生;最后制品的使用过程中，例如包装有机溶剂或洗涤剂溶液会产生环境应力，会发生化学降解、环境应力开裂等老化。当塑料制品到达废品收集箱，并进入循环回收过程，塑料亦要经历一系列老化过程，非常复杂。塑料的老化程度限制着制品的再生利用性。 严重老化的塑料只能进行四级循环。以下分别介绍几种常见的高分子材料老化过程。 1、热老化过程 热老化在高分子材料加工和使用过程中都会遇到。热老化通常分为三个过程:热降解、热氧化降解和水解。热降解过程也有自由基产生、增长和结合过程。自由基的反应过程伴随着无规链剪断、交联和解聚过程。交联是热降解中出现的一个明显过程，可以在聚合物结构中引入微凝胶。如PE、PVC、PC在150~200℃以上会发生交联。

高分子链在热的作用下会发生链剪断过程，剪断地点往往在分子链的薄弱点上或反应点上。若反应点在链的末端，则发生解聚反应，形成单体产物，如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲醋降解会分别产生大量的单体苯乙烯(st)、甲基丙烯酸甲醋(MMA）；若反应点在分子链的任何处发生，会发生无规链剪断，通常不形成单体或形成的单体非常少。 热氧化降解与热降解类似，主要在降解过程中有氧的存在。氧的存在往往影响降解过程，降解产物往往是氧化物，如醇、醛、酸等物质。高分子在氧存在下会发生氧化反应，同时容易产生自由基，然后进行自由基的增长和终止反应，最重要的特点是在此过程中，有含氧自由基的参与。湿气的作用会使聚合物发生水解，加速老化，尤其对缩聚形成的高分子如PET、聚酰胺、聚碳酸酯等。水可以自然地吸附于树脂表面，在加工前如不进行适当的干燥处理，在加工过程中易发生水解反应而使树脂的分子量降低，甚至降低材料的性能，不能满足使用要求。 2、一些聚合物的热老化 ①聚烯烃 聚乙烯在无氧状态下在200~290℃会发生交联和链剪断反应，但是温度高时，以剪断为主。交联反应与叔碳原子有关，叔碳原子多少决定着交联反应发生的难易程度。低密度聚乙烯比高密度聚乙烯易发生交联反应，这与分子链上氢原子被抽提的难易程度有关。支化PE的支化程度高，其分解速率高。在氧存在下，支化聚烯烃也比线型聚烯烃 更易氧化。聚烯烃氧化后性能显著降低，1gLDPE树脂与5X10-7g氧反应后的性能变化如下表所示。 聚烯烃降解程度不仅依赖于聚合物的化学结构，还依赖于聚合物的结晶结构。结晶聚合物比非结晶聚合物的热氧化困难，原因是氧在非晶区的扩散比在结晶区的扩散更快。大家知道，HDPE的结晶度比LDPE高，在相同条件下比较它们的热氧化性，发现LDPE 对氧的摄取比HDPE}决，HDPE的降解要慢于LDPE。当温度提高时，随结晶结构的破坏，聚合物的氧化降解更加容易。

高分子材料老化研究

高分子材料老化研究 前言 高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶黏剂和涂料等。而塑料、合成橡胶、合成纤维被称为三大合成高分子材料，被应用于广泛的领域。然而高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于内外因素的综合影响，逐步发生物理化学性质变化，物理机械性能变坏，以致最后丧失使用价值，这一过程称为“老化”。 高分子材料的老化缩短了制品的使用寿命，并影响制品使用的经济性和环保性，限制了制品的应用范围。因此，研究引发高分子材料老化的原因及其微观机理具有非常重要的意义。 表现现象 物理老化的特征： 微观上：聚合物的堆砌密度增加，高分子的自由体积减小；高分子链段活动性减小；宏观上：力学性能模量和强度增大，伸长率和冲击强度下降。 化学老化的特征： 高分子在聚合、加工、贮存、使用过程中，要经受各种外界环境因素，如热、光照、氧、臭氧、湿气、空气中的污染物、机械应力、高能辐射以及聚合物本身内在因素的影响，使高分子材料产生降解，性能逐渐下降，使部分性能丧失，最后失去使用价值。 老化现象主要有以下四种种变化: (1)外观的变化：出现污渍、斑点、银纹、裂缝、喷霜、粉化、发粘、翘曲、鱼眼、起皱、收缩、焦烧、光学畸变以及光学颜色的变化； (2)物理性能的变化：包括溶解性、溶胀性、流变性能以及耐寒、耐热、透水、透气等性能的变化； (3)力学性能的变化：张力强度、弯曲强度、剪切强度、冲击强度、相对伸长率、应力松驰等性能的变化； (4)电性能的变化：表面电阻、体积电阻、介电常数、电击穿强度等的变化。 高分子材料老化基本类型 1、热降解： 在纯粹热的作用下，聚合物分子量变小。分三种形式。 1）、解聚：在大分子末端断裂，生成活性较低的自由基，按连锁机理逐一脱除单体，PMMA。 2）、无规断链：主链任何处都可能断链，分子量迅速下降，单体收率低。PE、PS 等。 3)、侧基（取代基）脱除：PVC、PAN等。 2、热空气（氧）老化 高分子材料在热和氧共同作用下，按照自由基反应机理进行，导致聚合物降解和

塑胶类材料人工加速老化测试常用那些标准

塑胶类材料人工加速老化测试常用那些标准 塑料材料由于其组成的不同，在不同的环境情况下会存在不同程度的老化情况。了解材料或者产品耐老化的能力如何，就需要做一些人工加速老化试验，以下是一些常见的老化测试项目以及标准： 氙灯老化( Xenon-Arc Weathering)常用的测试标准： ASTM G155-05a氙灯老化测试实验; ASTM D2565户外用塑料的氙弧型曝光装置的标准实施规范; ASTM D4459室内使用塑料氙弧灯曝光加速老化试验; ASTM D3424-01印刷品氙灯老化测试; ASTM D4355土工布氙灯老化试验; ISO 4892-2：2006实验室光源曝露-氙灯; ISO 11341 涂料氙灯老化试验; GB/T 16422.2:1999 塑料实验室光源曝露试验-氙灯; GB/T 1865 色漆和清漆氙灯老化试验; AATCC 169 纺织品耐气候测试：氙弧灯曝晒法; SAE J1885、SAE J2412、SAE J1960、SAE J2527汽车内饰件氙灯老化测试. 碳弧灯老化(Carbon-Arc Weathering)测试常用的测试标准 ASTM G152,cycle 1,2,6碳弧光老化测试;

ASTM D3361涂料碳弧光老化测试; ASTM D822 涂料碳弧光老化测试; ASTM D1499碳弧光老化测试; JIS D0205-1987 汽车零件耐候性试验方法。 紫外老化( QUV Weathering)常用的测试标准 ASTM G154/G53非金属材料荧光紫外灯曝露试验操作; ASTM D4329 塑料的荧光紫外线曝露试验; ASTM D4587 涂料老化测试(紫外老化); AATCC 186 耐气候性：紫外线和湿度暴露; ISO 4892-3：2006 实验室光源曝露-荧光紫外灯; ISO 11507 涂层暴露于荧光紫外灯和水; SAE J2020汽车外饰材料UV快速老化测试; GB/T 16422.3紫外光老化试验标准。 臭氧老化(Ozone Aging)测试常用的测试标准： ASTM D1149橡胶臭氧老化测试; ASTM D1171 橡胶臭氧老化测试; ISO 10960 橡胶和塑料软管臭氧老化测试; ISO 7326 橡胶和塑料软管静态条件下抗臭氧性能评估;

老化测试标准

老化测试标准 科标检测为您提供包括橡胶、塑料、涂料、胶黏剂、建筑材料、金属材料、电芯电缆、汽车配件、化工品等多行业多种类材料产品的老化性能检测服务。 自然大气曝晒试验 直接自然大气曝晒（ASTM G7，ASTM D4141等） 黑箱曝晒（SAE J1976，ISO877等） 太阳跟踪IP/DP箱曝晒试验（ISO2810，ISO105-B03等） 玻璃下曝晒（GB/T3681，GB/T9276等） 太阳跟踪聚光加速试验（GB/T3511，GB/T15596等） 人工加速光老化试验 氙弧灯老化试验（ASTM G155，ASTM D4459，ASTM D2565，ASTM D6695，ISO4892-2，ISO11341，ISO105-B02，ISO105-B04，ISO105-B06，ISO4665，ISO3917，GB/T1865，GB/T16422.2, SAE J2412，SAE J2527等） 氙灯测试(高辐照度试验（ASTM G155,NES M0135中1-2-1A，2-2-1，NES M0141等） 荧光紫外灯老化试验（ASTM G154，ASTM D4329，ASTMD499，ASTM D5208，ASTM D4587，ISO 4892-3，ISO11507，SAE J2020，GB/T16422.3，GB/T14522等） 金属卤素灯老化试验（DIN75220，IEC60068-2-5，ISO9022-9，ISO12097-2，MIL STD810F 等） 红外灯老化试验（NES M0131，PV2005等） 阳光碳弧灯老化试验箱（GB/T16422.4、ISO4892-4、ASTM G152、JIS B7753、JIS D0205等） 紫外碳弧灯老化试验箱（JIS L08422004、AATCC16方法1、JIS A14151999，TSL0601G 等） 温湿度老化试验 高温试验（ISO188，GB/T2423.2，ASTM D573，IEC60068-2-2等） 低温试验（GB/T2423.1，IEC60068-2-1等） 恒温恒湿试验（GB/T2423.3，IEC60068-2-78等） 温度循环试验（GB/T2423.22） 温湿度循环试验（GB/T2423.4，IEC60068-2-30等）

耐老化高分子材料的研究及应用

耐老化高分子材料的研究及应用 聚合物及其制品在使用或贮存过程中，由于受众多环境因素（光、热、氧、潮湿、应力、化学侵蚀等）的影响，其性能（强度、弹性、硬度、颜色等）逐渐变坏，如外观上变色发黄、变软发粘，变脆发硬，物化性质上分子量、溶解度、玻璃化温度的增减，力学性能上强度、弹性的消失等等，这些现象统称为老化。其实它跟金属的腐蚀是相似的。 高分子的老化方式主要有光氧化、热氧化、化学侵蚀、生物侵蚀等。 一、光氧化 涂料、塑料、橡胶、合成纤维等制品在日光或强的荧光下(因为含有害紫外线较普通荧光灯多），因吸收紫外线而引发自我氧化，导致聚合物降解，使制品的外观和物理机械性能恶化，这一过程称为光氧化还原或光老化 聚合物在光的照射下，分子链的断裂取决于光的波长与聚合物的键能，各种键的离解能为167～586kJ/mol 。在可见光范围内，聚合物一般不被离解，但呈激发状态。应此在氧存在下，聚合物易发生光氧化过程。例如聚烯烃RH，被激发了的C —H 键容易与氧作用。 —RH+ O2 —→R?+?O—OH R?+O2—→R—O—O?—RH→R—O2H+R? 此后开始连锁式的自动氧化降解过程。水、微量的金属元素特别是过渡金属及其化合物都能加速光氧化过程。为延缓或防止聚合物的光氧化过程，需要加入光稳定剂。 光稳定剂凡能屏障或抑制光氧化还原或光老化过程而加入的一些物质称为 光稳定剂。太阳辐射的电磁波在通过空间和臭氧层时，290nm以下和3000nm以

上的射线几乎都被滤除，实际到达地面的为290nm—3000nm的电磁波，其中波长范围为400—800nm（约占40%）的是可见光，波长约为800—3000nm（约占55%）的是红外线，而波长约为290—400nm（仅占5%）的是紫外线，其中，紫外线对聚合物的破坏作用最大。为了阻止紫外线对高分子材料的老化作用，可以加入光稳定剂。工业上对光老化的有效防止阻缓，多以两种以上有不同作用机理的抗老化剂复配，因为各种抗老化剂特别是光吸收剂都有自身对紫外线不同的吸收波段。复配配方如：二笨甲酮+苯并三唑类加受阻胺(HAL)类，可以起到单一光稳定剂所无法达到的最佳效果。 表-1 西欧各种塑料使用光稳定剂的量……○1 目前工业上使用的光稳定剂有：光屏蔽剂、紫外光吸收剂和能量转移剂（又称淬灭剂）等。 （1）光屏蔽剂

材料老化的试验方法

材料老化的试验方法 材料老化的因素有很多，目前市场上常用的是老化试验箱；老化试验箱是橡、塑胶产品耐久性之试验，老化试验箱主要在测试其材料在老化前与老化后之强度、伸长率等变化，一般认为材料在70℃的老化箱中24小时相当与自然界中6个月，本机具观测窗在使用时亦能看出内部之变化，不须打开门使试验造成误差. 目前市场上关于材料老化实验在市场上使用较多的是人工加速老化实验，对于自然老化实验的方法周期长效果等对于企业生产是不适用的，但是这里标准集团（香港）有限公司还是为大家简单过的讲解关于这两类实验的方法和特点： 一、人工加速老化实验 人工加速老化实验是用人工的方法,在室内或设备内模拟近似于大气环境条件或某种特定的环境条件,并强化某些因素,以期在短期内获得实验结果。可以相对比较不同材料的抗老化性能,并对材料的使用寿命提出指导性意见。因此,各国标准大都采用这种方法来评价材料的抗老化性能。人工加速老化实验方法主要包括:人工气候实验、热老化实验(绝氧、热空气、热氧化吸氧等实验)、臭氧老化实验、气体腐蚀实验等，其中热老化是较为普通方便的实验方法。 热老化实验通过加速材料在氧、热作用下的老化进程,反映材料耐热氧老化性能。根据材料的使用要求和实验目的确定实验温度。温度上限可根据有关技术规范确定,一般对于热塑性材料应低于其维卡软化点,对于热固性材料应低于其热变形温度,或者通过探索实验,选取不致造成试样分解或明显变形的温度。主要通行的实验方法硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热实验。 二、自然环境老化实验 自然环境老化实验是利用自然环境条件或自然介质进行的实验,主要包括:大气老化实验、埋地实验、仓库贮存实验、海水浸渍实验等等。自然环境老化实验结果更符合实际、所需费用较低而且操作简单方便,是国内外广泛采用的方法。其中对高分子材料而言,应用最多的是自然气候曝露实验(又称户外气候实验)。自然气候曝露实验就是将试样置于自然气候环境下曝露,使其经受日光、温度、氧等气候因素的综合作用,通过测定其性能的变化来评价塑料的耐候性。

老化测试老化试验

老化测试老化试验 老化检测是可靠性检测的一部分，是模拟产品在现实使用条件中涉及到的各种因素对产品产生老化的情况进行相应条件加强实验的过程。 主要通过使用各种环境试验设备模拟气候环境中的高温、低温、高温高湿以及温度变化等情况，加速激发产品在使用环境中可能发生的失效，来验证其是否达到在研发、设计、制造中的预期的质量目标，从而对产品整体进行评估，以确定产品可靠性寿命。老化检测正是可靠性测试的重要部分。 一、主要的测试范围包括： 材料寿命推算 冷热冲击 盐雾测试 快速温变 老化检测气候老化（自然气候暴晒试验，人工气候老化） 紫外老化检测 臭氧老化检测 老化试验湿热老化检测 氙灯老化检测 碳弧灯老化检测 二、重点检测项目 1、紫外老化检测 采用荧光紫外灯为光源（有UVA,UVB不同型号灯源），通过模拟自然阳光中的紫外辐射和冷凝，对材料进行加速耐气候性试验，以获得材料耐候性的结果。 紫外老化测试，可以再现阳光、雨水和露水所产生的破坏。设备通过将待测材料曝晒放在经过控制的阳光和湿气的交互循环中，同时提高温度的方式来进行试验。试验设备采用紫外线荧光灯模拟阳光，同时还可以通过冷凝或

喷淋的方式模拟湿气影响。用来评估材料在颜色变化、光泽、裂纹、起泡、催化、氧化等方面的变化。 紫外老化试验机并不模拟全光谱太阳光，但是却模拟太阳光的破坏作用。通过把荧光灯管的主要辐射控制在太阳光谱的紫外波段来实现。这种方式是有效的，因为短波紫外线是造成户外材料老化的最主要因素。 2、盐雾老化检测 盐雾试验是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境试验。 盐雾试验分为：天然环境暴露试验；人工加速模拟盐雾环境试验。 人工模拟盐雾试验： 包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、交变盐雾试验。 3、臭氧老化检测 臭氧老化就是将试样暴露于密闭无光照的含有恒定臭氧浓度的空气和恒温的试验箱中，按预定时间对试样进行检测，从试样表面发生的龟裂或其它性能的变化程度，以评定试样的耐臭氧老化性能。 臭氧老化分为静态拉伸测试和动态拉伸测试，在这个测试中臭氧浓度、温度、试样定伸比是非常重要的三个参数。 4、湿热老化检测 湿热老化检测适用于可能在温暖潮湿的环境中使用的产品，湿度试验、恒定湿热、交变湿热，是可靠性测试的一种。 试验的目的：检验产品对温暖潮湿的环境的适应能力。对塑性材料、PCB、PCBA多孔性材料或成品等而言,各种不同材料对温度与湿气有不同形态之物理反应，温度所产生效应多为塑性变形或产品过温或低温启动不良等等,多孔性材料在湿度环境下会应毛细孔效应而出现表面湿气吸附,渗入、凝结等情形，在低湿环境中会因静电荷累积效应诱发产品出现失效。 常见湿度效应：物理强度的丧失、化学性能的改变、绝缘材料性能的退化、电性短路、金属材料氧化腐蚀、塑性的丧失、加速化学反应、电子组件的退化等现象。

高分子材料的老化和防老化

高分子材料的老化和防老化 研究高分子材料的老化和防老化是一个很实际的问题，也是一个很复杂的问题。 高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素的综合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值，这种现象就是老化。老化是一种不可逆的变化，它是高分子材料的通病。担是人们可以通过对高分子老化过程的研究，采取适当的防老化措施，提高材料的耐老化的性能，延缓老化的速率，以达到延长使用寿命的目的。 （1）发和老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱点，如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基，等等。外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高能辐射、电、工业气体（如、、、等）、海水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫，等等。 从结构上的原因来说，聚乙烯比聚四氟乙烯容易老化，因为C—F键的键能比C—H键的键能大，它起着保护碳链的作用。聚丙烯不如聚乙烯耐老化，这是因为聚丙烯的碳链上有甲基，甲基碳原子上的氢原子比较容易脱去。由于聚酰胺链上有羧基，聚酯纤维中的酯键容易水解，因此也容易老化。又如二烯烃聚合的橡胶中含C=C双键，容易发生热氧老化、光氧老化、臭氧老化。由于橡胶常在应力条件下使用，比较容易发生臭氧龟裂，因此臭氧老化是橡胶老化的主要原因。

氯丁橡胶由于含有吸电子基的氯原子，因而较耐老化。 聚合物由于结构上的弱点而在一定外界条件下发生的各种 老化现象如前所述。有的聚合物没有上述情况也会发生老化，如受到辐射特别是高能辐射时，化学键就会发生断裂，即使是近紫外光辐射也能足够打开一般的单键（C—H、O—H 那样的强键除外）。 （2）防止老化的措施 从发生老化的原因来看，一个主要原因是在高分子结构本身。因此，改善高分子的结构以提高老化的能力是很重要的。例如，橡胶在硫化以后，依然存在着不饱和双键，而橡胶制品在使用时又难于避免日光、氧气、臭氧等的侵蚀，所以人们研究合成新的品种就应避免或大大减少橡胶的高分子链 上的双键。当纳塔①等人用络合催化剂定向聚合了聚乙烯以后，他们就预测可以用乙烯和丙烯两种单体经共聚制成弹性体，后来，果然合成了二元乙两橡胶，乙丙橡胶区别于其他合成橡胶在结构上的一大特点就是主链中不含双键，完全饱和，使它成为最耐臭氧、耐化学品、耐高温的耐老化橡胶。但是，乙丙橡胶也带来聚二烯橡胶所没有的缺点，如硫化速率慢，不易跟金属粘合等。于是人们又研究在乙丙橡胶上接上易硫化的第三单体，以提高硫化速率。目前，乙丙橡胶已成为合成橡胶中有发展前途的一个品种。高分子科学和生产工艺的发展，将不断地改进高聚物的性能，使它们延缓老化

高分子材料的老化和防老化的原因和如何防止它老化

（1）发生老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱点，如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基，等等。外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高能辐射、电、工业气体（如、、、等）、海水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫，等等。 从结构上的原因来说，聚乙烯比聚四氟乙烯容易老化，因为C—F键的键能比C—H键的键能大，它起着保护碳链的作用。聚丙烯不如聚乙烯耐老化，这是因为聚丙烯的碳链上有甲基，甲基碳原子上的氢原子比较容易脱去。由于聚酰胺链上有羧基，聚酯纤维中的酯键容易水解，因此也容易老化。又如二烯烃聚合的橡胶中含C=C双键，容易发生热氧老化、光氧老化、臭氧老化。由于橡胶常在应力条件下使用，比较容易发生臭氧龟裂，因此臭氧老化是橡胶老化的主要原因。氯丁橡胶由于含有吸电子基的氯原子，因而较耐老化。 聚合物由于结构上的弱点而在一定外界条件下发生的各种老化现象如前所述。有的聚合物没有上述情况也会发生老化，如受到辐射特别是高能辐射时，化学键就会发生断裂，即使是近紫外光辐射也能足够打开一般的单键（C—H、O—H 那样的强键除外）。 (2）防止老化的措施 从发生老化的原因来看，一个主要原因是在高分子结构本身。因此，改善高分子的结构以提高老化的能力是很重要的。例如，橡胶在硫化以后，依然存在着不饱和双键，而橡胶制品在使用时又难于避免日光、氧气、臭氧等的侵蚀，所以人们研究合成新的品种就应避免或大大减少橡胶的高分子链上的双键。当纳塔①等人用络合催化剂定向聚合了聚乙烯以后，他们就预测可以用乙烯和丙烯两种单体经共聚制成弹性体，后来，果然合成了二元乙两橡胶，乙丙橡胶区别于其他合成橡胶在结构上的一大特点就是主链中不含双键，完全饱和，使它成为最耐臭氧、耐化学品、耐高温的耐老化橡胶。但是，乙丙橡胶也带来聚二烯橡胶所没有的缺点，如硫化速率慢，不易跟金属粘合等。于是人们又研究在乙丙橡胶上接上易硫化的第三单体，以提高硫化速率。目前，乙丙橡胶已成为合成橡胶中有发展前途的一个品种。高分子科学和生产工艺的发展，将不断地改进高聚物的性能，使它们延缓老化并延长使用寿命。 其次是在合成材料加工过程中添加防老剂。如添加防止氧气或臭氧引起老化的抗氧剂，添加紫外光稳定剂、热稳定剂、防霉剂，等等。 再次，还可以用物理防护的方法，如涂漆、镀金属、浸涂防老剂溶液等。 先说一下概念，老化本身是一个综合的塑料性能的退化过程，老化也有很多种。所以说防老化剂概念比较大，抗氧剂、紫外线吸收剂都是抗老化剂的一种。 塑料的各个不同种类，耐老化性能也不同，老化方式也不同，其中，氧化导致老化比较多见，比如PP，易于被氧化，所以PP的抗老化剂中一定会有抗氧剂的存在。

常见的老化检测项目及检测标准

常见的老化检测项目及检测标准 老化测试是模拟产品在现实使用条件中涉及到的各种因素对产品产生老化 的情况进行相应条件加强实验的过程，该检测项目主要针对塑胶材料，常见的老 化主要有光照老化，湿热老化，热风老化。以下就科标检测中心的老化检测为例 介绍几种常见的老化测试的检测项目及相应的检测标准，该中心专业从事老化检 测服务，所以有一定的参考价值。 各项老化检测项目及检测标准： 1.热老化 适用产品：各种产品耐热老化测试，如PBC板、电器中绝缘橡胶、长寿命需求 产品；考察材料随着使用时间的推移，产品性能的变化状况，考察产品使用的可 靠性。 参考标准：GB/T7141；ASTM D3045；JIS K 6257 2.温热老化 适用产品：水敏感的材料，如PET、PBT等。 参考标准：GB/T 15905；GB/T 2573；各产品、企业标准 3.臭氧老化 适用产品：考察TPU、EPDM等新型弹性体的抗臭氧性能。 参考标准：GB/T 7762；GB/T24134；GB/T13642；HG/T 2869；JIS K 6259；ASTM D 1149 4.高低温循环：高低温循环、冻融循环 适用产品：建筑涂料、特殊环境使用设备 参考标准：GB/T 10125；JG/T 25 5.盐雾老化——中性盐雾、酸性盐雾、铜离子加速、盐雾测试 适用产品：各类涂料，如建筑外墙涂料、船用涂料、货柜用涂料、各类镀层 参考标准：GB/T 10125；GB/T12000；ASTM D117；JIS Z 2371 6.老化——氙弧灯老化、紫外光老化、碳弧灯老化 适用产品：户外、室内使用的橡塑、涂料、油墨产品、通讯、电器等设备外壳、汽车件、摩托车配件 参考标准：氙弧灯老化：GB/T 8427.GB/T1865.ASTM D4355.ASTM G155.JIS K5600 紫外光老化：GB/T 18950.ASTM G 154.ASTM D-4674.ASTM_D4674等 碳弧灯老化：ASTM G153.JIS D 0205.JIS B 7753

高分子材料的老化研究进展.

目前,全世界的高分子合成工业的规模已经达到 115亿t/a 左右,超过了钢铁工 业的年总产量，发达国家的年人均产量达80~120kg,我国现有年产 量人均仅有 12kg 左右,有待发展。从最普通的日常 生活用品到最尖端的高科技产品都离不开 高分子材料，高分子材料是材料领域中发展最为迅速的一类［1］ 0 有的优良使用性能，故也称为 劣化”、“衰化”等［2,3］。材料的失效主要发生在它 的储存过程和它的 使用过程中，失效是一个普遍存在的现象。对高分子 材料亦称为 老化［4,5］。材料的失效原因，主要是由于内 外因素综合作用的结果。 外因是指材 料所处的外界环 境因素（场的作用，如物理因素、化学因素、生物因素 等；内因是 指化学成分、分子量分布、组织结构等因素［6,7］ 0 1高分子材料老化研究的历史回顾 各国在很早就对高分子材料的失效 （老化进行了研究。1870年，Bogge 首先用 B 萘胺和对苯胺作为 橡胶制品的抗降解剂（Antidegrader,而大大改进了橡胶的使用 寿命［8,9］。Dicke ns 认为人们是在1935年首次开始对聚苯乙烯的降解进行了研究, 这属于对合 成材料老化最早的研究。直至 20世纪40年代末,人们才开始较系统地 研究聚合物的降解等问题，这些研究着重于探索提高聚合物稳定化的可行性。之后 50年代,着重于橡胶的降解、 聚烯烃的老化、均聚物的热氧老化、聚丙烯腈 的化 学降解，以及硅橡胶的热 老化机理等方面。60年代初期，开始重点研究无规聚丙烯、聚硅氧烷等高分 子材料的热氧老化问题。70年代起,聚碳酸酯的光氧老化的研究开始引起人们的 注意,并对高分子材料老化试验研究的状况及手段进行 改进和分析。到了 80年代, 材料在不同环境因素（光照、氧、温度、 下，或在材料自身因素（化学成分、相结构、 料表面或材料物理化学性质和机械性能的改变 化学介质、生物活泼性介质等作用 分子构造以及官能团作用下，引起材 ,最终丧失工作的能力，这种变化通 常称为材料的失效。这是一种不可逆的物理、 化学变化。由于材料是逐渐失去原

如何防止高分子材料的老化

高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素的综合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值，这种现象就是老化。老化是一种不可逆的变化，它是高分子材料的通病。但是人们可以通过对高分子老化过程的研究，采取适当的防老化措施，提高材料的耐老化的性能，延缓老化的速率，以达到延长使用寿命的目的。 （1）老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱点，如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基，等等。外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高能辐射、电、工业气体、海水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫，等等。 从结构上的原因来说，聚乙烯比聚四氟乙烯容易老化，因为C—F键的键能比C—H键的键能大，它起着保护碳链的作用。聚丙烯不如聚乙烯耐老化，这是因为聚丙烯的碳链上有甲基，甲基碳原子上的氢原子比较容易脱去。由于聚酰胺链上有羧基，聚酯纤维中的酯键容易水解，因此也容易老化。又如二烯烃聚合的橡胶中含C=C双键，容易发生热氧老化、光氧老化、臭氧老化。由于橡胶常在应力条件下使用，比较容易发生臭氧龟裂，因此臭氧老化是橡胶老化的主要原因。氯丁橡胶由于含有吸电子基的氯原子，因而较耐老化。 聚合物由于结构上的弱点而在一定外界条件下发生的各种老化现象如前所述。有的聚合物没有上述情况也会发生老化，如受到辐射特别是高能辐射时，化学键就会发生断裂，即使是近紫外光辐射也能足够打开一般的单键（C—H、O—H那样的强键除外）。 （2）防止老化的措施 从发生老化的原因来看，一个主要原因是在高分子结构本身。因此，改善高分子的结构以提高老化的能力是很重要的。例如，橡胶在硫化以后，依然存在着不饱和双键，而橡胶制品在使用时又难于避免日光、氧气、臭氧等的侵蚀，所以人们研究合成新的品种就应避免或大大减少橡胶的高分子链上的双键。当纳塔等人用络合催化剂定向聚合了聚乙烯以后，他们就预测可以用乙烯和丙烯两种单体经共聚制成弹性体，后来，果然合成了二元乙丙橡胶，乙丙橡胶区别于其他合成橡胶在结构上的一大特点就是主链中不含双键，完全饱和，使它成为最耐臭氧、耐化学品、耐高温的耐老化橡胶。但是，乙丙橡胶也带来聚二烯橡胶所没有的缺点，如硫化速率慢，不易跟金属粘合等。于是人们又研究在乙丙橡胶上接上易硫化的第三单体，以提高硫化速率。目前，乙丙橡胶已成为合成橡胶中有发展前途的一个品种。高分子科学和生产工艺的发展，将不断地改进高聚物的性能，使它们延缓老化并延长使用寿命。 其次是在合成材料加工过程中添加防老剂。如添加防止氧气或臭氧引起老化的抗氧剂，添加紫外光稳定剂、热稳定剂、防霉剂，等等。 再次，还可以用物理防护的方法，如涂漆、镀金属、浸涂防老剂溶液等。 总之，对聚合物的老化和防老化的研究是高分子科学和技术的一个重大问题。在选择单体、改进加工聚合方法、添加防老剂、保护制品表面等方面，虽已取得显著成果，但仍需进行深入的研究。 我们在使用高分子材料制品时，也要注意保护，以延缓其老化。例如，湿的聚酯纤维衣服不宜在日光下曝晒，塑料雨伞、雨衣在使用后要擦干以防止因霉菌侵蚀而发霉，等等。但是，

浅析高分子材料老化原因及应对措施

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/a76830355.html, 浅析高分子材料老化原因及应对措施 作者：王悦 来源：《山东工业技术》2016年第17期 摘要：高分子材料在日常生活中随处可见，其容易受到多种不确定性因素的影响，主要 体现在交通运输、存储材料等方面。高分子材料一旦受到外界因素的影响，自身的物理性质可能就会发生根本的转变，会严重影响其使用价值。本文对影响高分子材料老化的因素及应对措施进行了分析。 关键词：高分子材料；材料老化；应对措施 DOI：10.16640/https://www.wendangku.net/doc/a76830355.html,ki.37-1222/t.2016.17.172 1 高分子材料定义及其老化现象 高分子材料是指含有聚合物成分或本身为聚合物材质的，由相对分子质量较高的化合物所构成的复合型材料。此种材料具有结构易改性，延展性和可塑性极高，因此也具有易于加工的特点。在日常的生产生活中，高分子材料的应用范围十分的广泛，主要包括塑料、纤维、涂料等。其中，塑料、合成纤维等材料广泛应用于我国的航空业、社会基础设施建设和军事建造等多种关键方面，在我国的经济发展过程中有着举足轻重的作用。 在现实生活中，高分子材料的老化现象严重阻碍了材料的应用价值，甚至令材料完全丧失使用功能。高分子材料的老化现象主要是指其物理形态的变化，或者是内在的化学反应，导致化学分子的改变。导致其发生改变的因素可以是内部的也可是外部的又或是综合因素的影响。 2 高分子材料老化的原因分析 影响高分子材料老化的原因十分复杂，影响因素的种类千差万别，例如：材料自身化学结构的改变、自身物理形态的改变其他物理因素、阳光辐射、空气的湿度等等。本文主要针对以下三种影响因素进行分析。 2.1 金属掺杂物的影响 在高分子材料的制造过程中会需要许多种物质，其中大部分物质为金属材料，金属材料的作用分为几种：可以是辅助材料、主要成分或者是催化剂等。但是其中的共同点就是都避免不了要有物理层面的直接接触，而在长时间的相互接触过程中，金属材料的掺杂物就会逐渐渗透到高分子材料中，改变材料的分子结构，这会影响高分子材料的表面氧化，逐渐出现老化现象。 2.2 光照温度的影响

高分子材料的老化和预防

一、前言 由于高分子材料具有优于传统结构材料的许多潜在性能，使得它们在军民品领域的用途越来越广。高分子材料质量轻、强度高、抗腐蚀性能好，具有很好的保护性能，大量用于航空、汽车、船舰、基础构建、军用品等领域。 高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于内外因素的综合影响，逐步发生物理化学性质变化，物理机械性能变坏，以致最后丧失使用价值，这一过程称为“老化”。老化现象有如下几种: 外观变化，材料发粘、变硬、变形、变色等；物理性质变化，溶解、溶胀和流变性能改变；机械性能变化和电性能变化等。引起高分子材料老化的内在因素有：材料本身化学结构、聚集态结构及配方条件等；外在因素有：物理因素，包括热、光、高能辐射和机械应力等；化学因素，包括氧、臭氧、水、酸、碱等的作用；生物因素，如微生物、昆虫的作用。老化往往是内外因素综合作用的极为复杂的过程。 高分子材料的老化缩短了制品的使用寿命，并影响制品使用的经济性和环保性，限制了制品的应用范围。因此，研究引发高分子材料老化的原因及其微观机理具有非常重要的意义。 二、高分子材料的老化类型及预防措施 2.1 热老化 热是促进高聚物发生老化反应的主要因素之一，热可使高聚物分子发生链断裂从而产生自由基，形成自由基链式反应，导致聚合物降解和交联，性能劣化。 对于结晶型塑料及橡胶，要求使用温度应处于玻璃化温度以上。在高分子材料生产加工过程中，降低材料的结晶度、提高大分子链的柔性和适当降低交联度，玻璃化温度也会相应降低；或在材料的成型加工过程中，加人增塑剂，在提高材料可加工性的同时，可以降低玻璃化温度而提高了材料的耐寒性。非晶塑料的使用温度须低于玻璃化温度，结晶型塑料与纤维的使用温度须远低于熔点，橡胶的使用温度须低于粘流温度。某些高分子材料如长期处于高温下使用，也存在老化的风险，增加高分子链的刚性如在侧链中引人苯环，适当提高材料的结晶度、交联程度和分子量，可提高熔点或粘流温度，但材料的可加工性有可能变的困难。此外，对高分子合金而言，若需要提高热稳定性，可在聚合物中适当加入些相容剂。 2.2 湿热老化 高温下的水汽对高分子材料具有一定的渗透能力，在热的作用下，这种渗透能力更强，能够渗透到材料体系内部并积累起来形成水泡，从而降低了分子间的相互作用，导致材料的性能老化。 聚酯、聚缩醛、聚酰胺和多糖类高聚物在酸或碱催化下，遇水能够发生水解，在空气污染严重，频繁产生酸雨的地域，这类高分子材料的使用会受到限制。如能够在这类材料的表面覆盖一层防水薄膜，就可降低甚至避免水解老化现象的发生。 2.3 氧老化 氧是引起高分子材料老化的主要原因。氧首先进攻高分子主链上的薄弱环节，如双键、羟基、叔碳原子上的氢等基团或原子，形成高分子过氧自由基或过氧化物，然后在此部位引起主链的断裂。 在高聚物加工过程中，加入胺类抗氧化物、酚类抗氧化物、含硫有机化合物和含磷化合物，它们能够与过氧自由基迅速反应，而使连锁反应提早终止。根据作用机理，抗氧剂分为自由基受体型和自由基分解型，自由基受体型抗氧剂如某些胺类和酚类抗氧剂，其能够与高

部分高分子材料老化研究进展.

部分高分子材料老化研究进展 高晓敏,何舟,杨雪海 收稿日期:2004206214(中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵 阳,621900 摘要:分析了部分高分子材料在贮存过程中因不同的温、湿度环境造成性能老化的相关资料,总结了用于表征高分子材料老化性能的方法,举例说明了其应用,并对其老化模拟情况进行了汇总。 关键词:高分子材料,老化 中图分类号:T Q31716 Age i n g Research Rev i ew of Severa l Polym er Com pounds G AO Xiao2m in,HE Zhou,Y ANG Xue2hai (I nstitute of Che m icalMaterials,CAEP,M ianyang621900,Sichuan,China Abstract:Relative research results of s o me poly mer co mpounds ageing caused by different te mperature,hu m idity were analyzed.Several methods used t o characterize and si m ulate ageing of poly mer compounds were su mmarized. Key words:poly mer compound,ageing 由于高分子材料具有优于传统结构材料的许多潜在性能,使得它们在军民品领域的用途越来越广。高分子材料质量轻、强度高、抗腐蚀性能好,具有很好的保护性能,大量用于宇航、武器运输工具、船舶和民用结构材料等领域。但是由于这些材料对环境条件如温度及湿度很敏感,易于由此引起老化,从而影响了它们的耐久性。而要使一种包含高分子材料的产品具有可信度,一个基本要求就是必须了解它们的老化情况,以便寻求更好的方法来预测其寿命、减缓其老化速度。由此,我们

常见的老化试验标准说明

常见的老化试验标准说明 产品都有使用寿命，那么如何能够测试出一款产品的使用寿命，就需要用到试验检测设备。比如测试拉链的开合次数，轮胎的耐磨性能等。一些经常在户外使用的金属，橡胶类产品就需要测试其自然老化的性能，受到光照，寒热，湿度，紫外线灯等复杂的自然环境的影响而出现的老化状态。常见的老化主要有湿热老化、光照老化、热风老化，盐雾老化等。 一、光老化（紫外光老化、氙弧灯老化） 适用产品：户外、室内使用的橡塑、涂料、油墨产品、通讯、电器等设备外壳、汽车件、摩托车配件 参考标准：紫外光老化：GB/T 18950.ASTM G 154.ASTM D-4674.ASTM_D4674等氙弧灯老化：GB/T 8427.GB/T1865.ASTM D4355.ASTM G155.JIS K5600 试验设备：紫外老化试验箱、氙灯老化试验 二、热老化 适用产品：各种产品耐热老化测试，如PBC板、电器中绝缘橡胶、长寿命需求产品；考察材料随着使用时间的推移，产品性能的变化状况，考察产品使用的可靠性。 参考标准：GB/T7141；ASTM D3045；JIS K 6257 试验设备：鼓风干燥箱、烘箱、热风循环干燥箱、高低温试验箱... 三、温热老化 适用产品：水敏感的材料，如PET、PBT等。电子材料、橡塑材料。 参考标准：GB/T 15905；GB/T 2573；各产品、企业标准 试验设备：恒温恒湿试验箱。高低温湿热试验箱。 四、高低温循环老化 适用产品：建筑涂料、特殊环境使用设备 参考标准：GB/T 10125；JG/T 25

试验设备：高低温试验箱 五、臭氧老化 适用产品：考察橡胶等新型弹性体的抗臭氧性能。 参考标准：GB/T 7762；GB/T24134；GB/T13642；HG/T 2869；JIS K 6259；ASTM D 1149 试验设备：臭氧老化试验箱 六、盐雾老化——中性盐雾、铜加速盐雾试验、乙酸盐雾试验、盐雾测试 适用产品：各类涂料，如建筑外墙涂料、船用涂料、货柜用涂料、各类镀层 参考标准：GB/T 10125；GB/T12000；ASTM D117；JIS Z 2371 试验设备：盐雾腐蚀试验箱 以上六种老化试验是常见的试验老化类型，厂家可以根据自身产品的情况，有针对性的选择试验设备进行检测。

老化测试项目及其检测标准(科标)

老化测试项目及其检测标准(科标) 老化测试项目及其检测标准（科标化工检测中心） 该文档主要介绍了塑料、橡胶、汽车材料的相关检测项目以及检测标准，我中心是一家权威的化工材料分析测试机构，主营橡胶、塑料、涂料、油漆、油墨、化工助剂、胶黏剂等化工材料的成分分析，性能检测，老化测试以及配方研发等检测服务。 检测项目/参数 序号 检测产品/类别 序号 1 检测标准（方法）名称及 编号（含年号） 名称 光源暴露试验方法通则 塑料实验室光源暴露试验方法第1部分：通则ISO 4892-1:1999 汽车外饰材料的氙弧灯加速暴露试验SAE J2527:2019 汽车内饰材料的氙弧灯加速暴露试验SAE J2412:2019 塑料实验室光源暴露试验方法第2部分：氙弧灯ISO 2 氙弧灯光老化 4892-2:2019/Amd1:2019

室内用塑料氙弧光暴露试验方法ASTM D4459-06非金属材料氙弧灯老化的仪器操作方法ASTM G155-05a 塑料暴露试验用有水或无水氙弧型曝光装置的操作 限制范围或说明 1塑料ASTM D2565-99(2019) 塑料实验室光源暴露试验方法第3部分：荧光紫外灯 ISO 4892-3:2019 3 荧光紫外灯老 化 汽车外饰材料UV 快速老化测试SAE J2020:2019塑料紫外光暴露试验方法ASTM D4329-05非金属材料UV 老化的仪器操作方法ASTM G154-06塑料实验室光源暴露试验方法第4部分：开放式碳 4 碳弧灯老化 弧灯ISO 4892-4:2019/CORR 1：2019 塑料实验室光源曝露试验方法第4部分：开放式碳弧 灯GB/T16422.4-1996 5 荧光紫外灯老 化 机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候老化 试验方法荧光紫外灯GB/T14522-2019 中心以化工行业技术需求和科技进步为导向，以资源整合、技术共享为基础，分析测试、技术咨询为载