高分子材料老化原因及应对措施浅述

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高分子材料老化原因及应对措施浅述

1.宫发江

2.王小丹

1.辽宁环宇矿业咨询有限公司?

2.辽宁省轻工科学研究院

摘要：随着社会的发展，越来越多的人们关注环境问题，我国“十三五”规划中也强调绿化环境的重要性，所以对如何提高材料的利用效率以及高分子材料防老化的问题研究应受到重视。在实践应用中，必须结合实际情况，分析引起高分子材料老化的因素，并针对性制定相应的高分子材料防止老化措施，从而确保高分子材料的正常使用。基于此本文分析了高分子材料老化原因及应对措施，以期提供一些借鉴。

关键词：高分子材料；老化原因；应对措施1、高分子及其老化现象1.1 高分子材料简述

一般来说，高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等各类生活与生产中常见的材料。其中，塑料、合成纤维和合成橡胶广泛应用在航空工业、汽车工业、基础设施建设行业以及军事建设等多种行业，为我国经济社会的发展与人民生活水平的做出了突出的贡献。然而，高分子材料在其加工、贮存和使用过程中，经常会暴露在强光照射、热辐射、水浸泡、化学物质与生物侵蚀等多种因素的共同作用下，会发生降解，性能逐渐下降，从而部分丧失或全部丧失其使用价值。

1.2 高分子材料老化

由于高分子材料分很多种，不同高分子材料的特性也不同，因而老化现象和特征也各不相同。归纳来说，高分成材料的老化现象主要有下列四种：

1.2.1 外观的变化。高分子材料在外观方面的老化主要表现为：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。

1.2.2 物理性能发生变化。高分子材料在物理性能发生老化的主要表现为：溶解性、溶胀性、流变性能等性能下降，材料的耐寒性、耐热性、透水性以及透气等性能也会因老化而发生明显的变化。

1.2.3 力学性能发生变化。高分子材料在力学性能发生老化的主要表现为：拉伸强度、弯曲强度、剪切强度、冲击强度等力学性能下降，此外，材料的相对伸长率、应力松驰等性能也会因老化发生变化。

2、影响高分子材料老化的因素分析2.1 环境因素

高分子材料所表现出来的优良性能同高分子材料自身的分子结构和化学键的链接息息相关。环境因素中太阳光的辐射、外界温度、空气中的湿度、氧气等都会通过影响高分子化学键之间的链接影响到高分子材料的性能。随着温度的上升，高分子材料中分子活动加剧，一旦高分子从环境温度中获得足够的能量化学键就有可能发生断裂，进而影响到高分子材料的力学性能，造成高分子材料的老化，阳光辐射同温度对高分子材料造成的影响十分类似。环境湿度对高分子材料造成的影响主要体现在水分子对高分子材料中分子的溶解和溶胀。对分子间的化学键链接和分子聚集状态造成一定的破坏，进而对高分子性能产生影响。氧气对高分子材料造成的影响也是十分显著的，由于氧分子具有较强的渗透性，所以氧分子会优先进攻高分子材料分子链的薄弱部分，进而同分子结合成过氧化物，造成分子链的断裂。

2.2 高分子材料内在因素

由于高分子材料所表现出来的某些方面的优越性能是其化学键

的构成所决定的，所以高分子材料的内部结构对高分子材料的影响是巨大的。高分子材料分子间的弱键十分容易受到外界因素的影响，造成弱键的断裂而形成自由基。自由基正是自由基反应的起点，也就是高分子材料老化的开端。高分子材料中分子排列顺序相差极大，有的分子键排列十分的规整，形成结晶区，排列无序的分子键形成非晶区。还有一些高分子材料分子键的排列既有结晶区也有非结晶区。一般来说，非结晶区容易引发高分子材料的老化反应进而延伸到结晶区。

3、高分子材料老化的预防措施3.1 热老化的预防措施

将温度控制在玻璃化温度之上，有助于抑制结晶型塑料和橡胶等高分子材料制品的老化现象，但控制特定范围的温度会降低高分子材料的内在温度，使高分子材料的物理性质发生变化，以致材料的使用价值也发生改变。高分子材料的生产加工过程中，适当加入增塑剂，在增强高分子材料的可塑性同时也有助于降低玻璃化温度，以增强高分子材料的抗寒性。增塑剂对高分子材料的作用机理可以分为两种：第一种，分子增塑剂的作用机理是在分子水平上与材料分子相溶，使高分子链之间的相互作用力受到破坏，缓解了材料的刚性、增加了分子链的柔性；第二种，结构增塑的作用机理是增塑剂以分子的厚度为分布尺寸，在聚合物的聚集态结构之间均匀分布，以起到润滑的作用。

3.2 湿老化的预防措施

最近几年我国的空气污染问题越来越严重，空气中含有硫化物和酸化物等工厂排放废物，而聚酯、聚酰胺等高分子材料在酸或碱的催化作用下，再加上空气中的水分子就会发生分子水解现象，其水解产生的物质对大气的污染很严重，最恶劣的情况下可能会引发酸雨的产生，这对社会的基础建筑等方面的损害程度非常大，对于此类的高分子材料要谨慎使用。可是，在现实的生活中此类高分子材料运用十分广泛，为了避免其发生改变，可以在此类高分子材料表面加盖一层防水膜，这样就能有效的降低其与水接触的可能性，避免水解的发生，可以有效的预防高分子材料老化的发生。

3.3 光老化的预防措施

光老化的防护主要采用稳定化措施，实施该措施主要是为了控制紫外线辐射对高分子材料的接触，或者分散高分子材料储存的能量，使处于激发状态的高分子丧失能力，不能进一步产生链式反应。目前主要采用添加屏蔽剂的办法来防止高分子材料的光老化。光屏蔽剂——涂层和颜料无疑是运用最为广泛的材料，将其附着在高分子材料外不但能美化材料的外观，还能起到遮蔽紫外辐射和吸收紫外线的作用。

总之，为了最大程度发挥高分子材料的性能，进一步加强高分子材料老化影响因素以及优化措施的分析非常有必要，需要引起我们的重视。

参考文献：[1]吕桂英，朱华，林安，甘复兴.高分子材料的老化与防老化评价体系研究[J].化学与生物工程，2006，06：1-4.[2]李倩，强洪夫.高分子材料老化表征与分子模拟研究进展[J].高分子材料科学与工程，2010，01：170-174.

[3]张家宜.高分子材料老化寿命的评定方法[J].特种橡胶制品，2011，03：61-64.