任遠(yuǎn)

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州730060）

淺析高分子材料的老化現(xiàn)象及預(yù)防措施

任遠(yuǎn)

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州730060）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高分子材料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，高分子材料在某些性能方面同傳統(tǒng)的鋼材相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，其市場(chǎng)占有率呈逐年上升趨勢(shì)。但是高分子材料在陽(yáng)光、溫度、濕度等環(huán)境條件的影響下容易慢慢老化。為了使高分子材料可以持久、穩(wěn)定的發(fā)揮其優(yōu)越性能，我們有必要分析引起高分子材料老化的各種環(huán)境因素，在此基礎(chǔ)上采取一些預(yù)防措施。

高分子材料；老化；預(yù)防措施

1　高分子材料老化現(xiàn)象概述

高分子概念所包含的范圍十分廣泛，比如日常生活中常見(jiàn)的塑料、涂料、纖維、橡膠等均屬于高分子材料。這些高分子材料在汽車(chē)、航天工業(yè)、建筑行業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，為廣大人民群眾的生活帶來(lái)極大的便捷。但是，我們必須看到，高分子材料由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，容易受到外界多種環(huán)境因素的影響。高分子材料在加工、貯存和使用過(guò)程中，所處的使用環(huán)境不同，造成了高分子材料的老化現(xiàn)象和原因各不相同。簡(jiǎn)而言之，高分子材料在加工，使用、貯存等過(guò)程中由于受到內(nèi)在和外在因素的影響造成材料本身物理和化學(xué)性質(zhì)的改變，直至喪失高分子特性和使用價(jià)值的現(xiàn)象叫做高分子材料的老化。一般來(lái)說(shuō)，高分子材料的老化主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：高分子材料發(fā)粘、變脆、變硬、變色等，同時(shí)隨著高分子外觀的改變，其機(jī)械性能也會(huì)發(fā)生變化。

2　影響高分子材料老化的因素分析

2.1環(huán)境因素

高分子材料所表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)良性能同高分子材料自身的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵的鏈接息息相關(guān)。環(huán)境因素中太陽(yáng)光的輻射、外界溫度、空氣中的濕度、氧氣等都會(huì)通過(guò)影響高分子化學(xué)鍵之間的鏈接影響到高分子材料的性能。下面筆者對(duì)這些環(huán)境因素進(jìn)行一一分析。隨著溫度的上升，高分子材料中分子活動(dòng)加劇，一旦高分子從環(huán)境溫度中獲得足夠的能量化學(xué)鍵就有可能發(fā)生斷裂，進(jìn)而影響到高分子材料的力學(xué)性能，造成高分子材料的老化，陽(yáng)光輻射同溫度對(duì)高分子材料造成的影響十分類(lèi)似。環(huán)境濕度對(duì)高分子材料造成的影響主要體現(xiàn)在水分子對(duì)高分子材料中分子的溶解和溶脹。對(duì)分子間的化學(xué)鍵鏈接和分子聚集狀態(tài)造成一定的破壞，進(jìn)而對(duì)高分子性能產(chǎn)生影響。氧氣對(duì)高分子材料造成的影響也是十分顯著的，由于氧分子具有較強(qiáng)的滲透性，所以氧分子會(huì)優(yōu)先進(jìn)攻高分子材料分子鏈的薄弱部分，進(jìn)而同分子結(jié)合成過(guò)氧化物，造成分子鏈的斷裂。

2.2高分子材料內(nèi)在因素

由于高分子材料所表現(xiàn)出來(lái)的某些方面的優(yōu)越性能是其化學(xué)鍵的構(gòu)成所決定的，所以高分子材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)高分子材料的影響是巨大的。高分子材料分子間的弱鍵十分容易受到外界因素的影響，造成弱鍵的斷裂而形成自由基。自由基正是自由基反應(yīng)的起點(diǎn)，也就是高分子材料老化的開(kāi)端。高分子材料中分子排列順序相差極大，有的分子鍵排列十分的規(guī)整，形成結(jié)晶區(qū)，排列無(wú)序的分子鍵形成非晶區(qū)。還有一些高分子材料分子鍵的排列既有結(jié)晶區(qū)也有非結(jié)晶區(qū)。一般來(lái)說(shuō)，非結(jié)晶區(qū)容易引發(fā)高分子材料的老化反應(yīng)進(jìn)而延伸到結(jié)晶區(qū)。

在實(shí)際使用中，為了發(fā)揮高分子材料的優(yōu)越性能，人們不可避免的會(huì)將高分子材料和金屬材料結(jié)合起來(lái)使用，這樣就會(huì)有少量金屬材質(zhì)3預(yù)防高分子材料老化措施

滲透到高分子材料中，高分子材料中的金屬雜質(zhì)會(huì)催化老化反應(yīng)，加速其老化。

3.1熱老化的預(yù)防

特別對(duì)結(jié)晶型高分子材料制品而言，應(yīng)當(dāng)保證高分子材料溫度處于玻璃化溫度以上。溫度過(guò)低會(huì)影響到高分子材料的使用性能。在加工高分子材料的時(shí)候加入適量的增塑劑可以提高高分子材料的加工性能，降低玻璃化溫度同時(shí)提高高分子材料對(duì)低溫的耐受。

3.2濕老化的預(yù)防

聚酯、多糖類(lèi)等高分子材料在酸堿催化下容易遇水分解，由于當(dāng)前空氣污染越來(lái)越嚴(yán)重，由于空氣污染造成的酸雨對(duì)這類(lèi)高分子材料造成的威脅越來(lái)越大。所以，在使用這些類(lèi)型的高分子材料時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮各種環(huán)境因素的影響。就解決方法來(lái)說(shuō)，人們可以在這些類(lèi)型高分子材料的外部加一層塑料薄膜，這樣就可以有效的隔絕水分，減輕或避免酸雨等對(duì)高分子材料造成的影響。

3.3氧老化的預(yù)防

預(yù)防氧分子造成的老化現(xiàn)象，可以在高聚物的加工過(guò)程中有選擇性的加入一些抗氧化物，比如：胺類(lèi)抗氧化物、含硫有機(jī)化合物等。這些物質(zhì)可以和過(guò)氧自由基發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到終止氧老化反應(yīng)的目的。

3.4光老化的預(yù)防

高分子材料的性能受光的影響較大，人們可以通過(guò)加入光穩(wěn)定劑的方法來(lái)減小和避免光老化反應(yīng)的發(fā)生。光穩(wěn)定劑可以分為：淬滅劑、光屏蔽劑以及紫外吸收劑。光屏蔽劑的代表主要有鈦白粉和炭黑等。光屏蔽劑主要通過(guò)反射紫外光，避免光線(xiàn)進(jìn)入高分子材料內(nèi)部所引發(fā)的激發(fā)反應(yīng)來(lái)達(dá)到預(yù)防光老化的目的。紫外吸收劑自身可以吸收紫外線(xiàn)，達(dá)到激發(fā)態(tài)而放出熒光或熱回到基態(tài)。淬滅劑起到能量傳遞的作用，它可以吸收高聚物吸收紫外線(xiàn)所產(chǎn)生的能量，而后將獲得的能量釋放出去。

4　總結(jié)

高分子材料本身十分復(fù)雜，因此，在實(shí)踐應(yīng)用中，必須結(jié)合實(shí)際情況，分析引起高分子材料老化的因素，并針對(duì)性制定相應(yīng)的高分子材料防止老化措施，從而確保高分子材料的正常使用。

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任遠(yuǎn)（1994-），男，漢族，甘肅酒泉人，大專(zhuān)學(xué)歷。研究方向：化學(xué)工程與工藝。