有关高分子材料老化性能的思考

有关高分子材料老化性能的思考

摘要：高分子材料性能优异，应用领域广泛，在户外工程中市场占有率很高。但由于使用过程中高分子材料受光、湿度和温度等环境因素作用，导致力学性能和外观发生变化。为改善高分子材料的抗老化性能，必须充分认识其老化机理和老化进程，进而有目的地进行防老化改性。

关键词：高分子材料；降解；老化；进展

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。近年来，高分子老化研究主要集中在探讨高分子材料老化的规律、机理，以及环境因素对材料老化的影响等方面，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。

1 户外因素对高分子材料老化行为的影响为的影响

高分子材料在户外曝露于太阳光和含氧大气中，分子链发生种种物理和化学变化，导致链断裂或交联，且伴随着生成含氧基团如酮、羧酸、过氧化物和醇，导致材料韧性和强度急剧下降。关于光氧化降解过程和防止这种降解过程的发生，已有很多研究报导，这些研究工作的基础是光化学效应，即物质在吸收光后所发生的反应。紫外波长300n m～400nm，能被含有羰基及双键的聚合物吸收，而使大分子链断裂，化学结构改变，导致材料性能劣化，因此历来是研究热点。Ibnelwaleed A.等通过自然环境曝露和人工加速试验，研究了不同支链形式LLDPE、HDPE的耐紫外光老化性能。Ibnelwaleed A.等从流变学角度分析了PE 紫外光老化历程，发现LLDPE在紫外光老化过程中同时发生交联和断链，短支链含量高低和老化时间长短直接影响材料性能。另外，(Z-N)催化合成的LLDPE 和茂金属催化合成的LLDPE降解机理相似，但是，对于相同重均分子量和支化度的PE，茂金属催化合成的LLDPE比齐格勒－纳塔催化合成的LLDPE耐降解，而且发现单体的类型对紫外光老化降解影响不大。在80℃和300W紫外光辐照条件下对有机硅和聚氨酯两种建筑密封胶进行5000小时人工加速老化试验。发现密封胶老化机理是由于辐照产生的热作用引起的，在老化开始阶段，热作用使密封胶交联；而在老化后阶段，主要发生分子量下降；紫外线辐射往往破坏侧链基团。

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/d413323328.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

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

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。

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/d413323328.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/d413323328.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

2020年有机高分子材料老化的类型与预防措施

有机高分子材料老化的类型与预防措施 作为引起有机高分子材料老化的重要因素，氧气对材料的老化行为产生了重要的影响，下面是一篇探究有机高分子材料老化问题探究的论文范文，欢迎阅读参考，希望对你的论文写作有帮助。 引言 在使用有机高分子材料之前，对材料的老化失效行为进行分析，才能掌握材料的老化失效规律。而在此基础上，则可以采取适当的调控措施预防材料老化现象的发生。因此，对有机高分子材料的老化行为及其调控问题进行探讨，对于提高材料的抗老化性能有着一定的指导意义。 1有机高分子材料的老化行为分析 1.1材料的热老化 就实际情况而言，环境温度的升高，将直接导致有机高分子材料中的分子链运动加剧。而在分子动能大于化学键的离解能时，则将导致分子链出现热降解行为。此外，与材料力学性能相关的临界温度有多种。所以，随着温度的逐渐降低，材料在到达临界温度时就会出现结构上的变化，继而使自身的物理性能也随之改变。而这一现象，则被称之为材料的热老化现象。 1.2材料的湿老化 湿度之所以能够引起有机高分子材料的老化，主要还是因为水分子对材料作用。在材料被水分子包围的情况下，材料分子之间的作用力会因溶胀和溶解而改变。而这将直接导致材料的聚集状态遭到破

坏，继而使材料的性能受到影响。在实际生活中，非交联的非晶聚合物就将明显受到环境湿度的影响[1].在材料被水分子包围的情况下，该种材料甚至会出现解体，继而出现严重的湿老化现象。 1.3材料的氧老化 作为引起有机高分子材料老化的重要因素，氧气对材料的老化 行为产生了重要的影响。在空气中，具有一定的渗透性的氧分子将对材料分子主链进行攻击。而在这种情况下，材料内部将形成过氧化物或自由基，继而导致分子主链的断裂。此外，在自由基中存在金属元素时，材料的氧化反应则将更加强烈。而一些材料的分子量的明显降低，则将导致材料的快速老化。 1.4材料的光老化 一般来讲，一些有机高分子材料能够吸收光能。在光的照射下，由于材料吸收的光能高于分子链的离解能，继而导致了分子链的断裂。 而材料化学结构的改变，则直接导致了材料性能的劣化。此外，紫外线的能量较强，所以有机高分子材料常常会受到紫外线的伤害。 1.5材料的生物老化 在加工有机高分子材料的过程中，往往需要使用大量的添加剂，继而给微生物的生长提供了良好的环境。而微生物具有较强的变异性，可以分解出高聚物的催化酶。所以，微生物将以材料为食物，即通过吸收材料内部营养而导致材料的迅速降解，继而造成材料的老化。而微生物在生长过程中产生的一系列代谢物，则将导致材料的光洁度降低，继而影响材料的使用。