1.宮發(fā)江 2.王小丹

1.遼寧環(huán)宇礦業(yè)咨詢有限公司 2.遼寧省輕工科學(xué)研究院

高分子材料老化原因及應(yīng)對(duì)措施淺述

1.宮發(fā)江 2.王小丹

1.遼寧環(huán)宇礦業(yè)咨詢有限公司 2.遼寧省輕工科學(xué)研究院

隨著社會(huì)的發(fā)展，越來(lái)越多的人們關(guān)注環(huán)境問(wèn)題，我國(guó)“十三五”規(guī)劃中也強(qiáng)調(diào)綠化環(huán)境的重要性，所以對(duì)如何提高材料的利用效率以及高分子材料防老化的問(wèn)題研究應(yīng)受到重視。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?；诖吮疚姆治隽烁叻肿硬牧侠匣蚣皯?yīng)對(duì)措施，以期提供一些借鑒。

高分子材料；老化原因；應(yīng)對(duì)措施

1、高分子及其老化現(xiàn)象

1.1高分子材料簡(jiǎn)述

一般來(lái)說(shuō)，高分子材料包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等各類生活與生產(chǎn)中常見(jiàn)的材料。其中，塑料、合成纖維和合成橡膠廣泛應(yīng)用在航空工業(yè)、汽車工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行業(yè)以及軍事建設(shè)等多種行業(yè)，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展與人民生活水平的做出了突出的貢獻(xiàn)。然而，高分子材料在其加工、貯存和使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)暴露在強(qiáng)光照射、熱輻射、水浸泡、化學(xué)物質(zhì)與生物侵蝕等多種因素的共同作用下，會(huì)發(fā)生降解，性能逐漸下降，從而部分喪失或全部喪失其使用價(jià)值。

1.2高分子材料老化

由于高分子材料分很多種，不同高分子材料的特性也不同，因而老化現(xiàn)象和特征也各不相同。歸納來(lái)說(shuō)，高分成材料的老化現(xiàn)象主要有下列四種：

1.2.1外觀的變化。高分子材料在外觀方面的老化主要表現(xiàn)為：出現(xiàn)污漬、斑點(diǎn)、銀紋、裂縫、噴霜、粉化、發(fā)粘、翹曲、魚(yú)眼、起皺、收縮、焦燒、光學(xué)畸變以及光學(xué)顏色的變化。

1.2.2物理性能發(fā)生變化。高分子材料在物理性能發(fā)生老化的主要表現(xiàn)為：溶解性、溶脹性、流變性能等性能下降，材料的耐寒性、耐熱性、透水性以及透氣等性能也會(huì)因老化而發(fā)生明顯的變化。

1.2.3力學(xué)性能發(fā)生變化。高分子材料在力學(xué)性能發(fā)生老化的主要表現(xiàn)為：拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能下降，此外，材料的相對(duì)伸長(zhǎng)率、應(yīng)力松馳等性能也會(huì)因老化發(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。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)。

3、高分子材料老化的預(yù)防措施

3.1熱老化的預(yù)防措施

將溫度控制在玻璃化溫度之上，有助于抑制結(jié)晶型塑料和橡膠等高分子材料制品的老化現(xiàn)象，但控制特定范圍的溫度會(huì)降低高分子材料的內(nèi)在溫度，使高分子材料的物理性質(zhì)發(fā)生變化，以致材料的使用價(jià)值也發(fā)生改變。高分子材料的生產(chǎn)加工過(guò)程中，適當(dāng)加入增塑劑，在增強(qiáng)高分子材料的可塑性同時(shí)也有助于降低玻璃化溫度，以增強(qiáng)高分子材料的抗寒性。增塑劑對(duì)高分子材料的作用機(jī)理可以分為兩種：第一種，分子增塑劑的作用機(jī)理是在分子水平上與材料分子相溶，使高分子鏈之間的相互作用力受到破壞，緩解了材料的剛性、增加了分子鏈的柔性；第二種，結(jié)構(gòu)增塑的作用機(jī)理是增塑劑以分子的厚度為分布尺寸，在聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)之間均勻分布，以起到潤(rùn)滑的作用。

3.2濕老化的預(yù)防措施

最近幾年我國(guó)的空氣污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，空氣中含有硫化物和酸化物等工廠排放廢物，而聚酯、聚酰胺等高分子材料在酸或堿的催化作用下，再加上空氣中的水分子就會(huì)發(fā)生分子水解現(xiàn)象，其水解產(chǎn)生的物質(zhì)對(duì)大氣的污染很嚴(yán)重，最惡劣的情況下可能會(huì)引發(fā)酸雨的產(chǎn)生，這對(duì)社會(huì)的基礎(chǔ)建筑等方面的損害程度非常大，對(duì)于此類的高分子材料要謹(jǐn)慎使用。可是，在現(xiàn)實(shí)的生活中此類高分子材料運(yùn)用十分廣泛，為了避免其發(fā)生改變，可以在此類高分子材料表面加蓋一層防水膜，這樣就能有效的降低其與水接觸的可能性，避免水解的發(fā)生，可以有效的預(yù)防高分子材料老化的發(fā)生。

3.3光老化的預(yù)防措施

光老化的防護(hù)主要采用穩(wěn)定化措施，實(shí)施該措施主要是為了控制紫外線輻射對(duì)高分子材料的接觸，或者分散高分子材料儲(chǔ)存的能量，使處于激發(fā)狀態(tài)的高分子喪失能力，不能進(jìn)一步產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。目前主要采用添加屏蔽劑的辦法來(lái)防止高分子材料的光老化。光屏蔽劑——涂層和顏料無(wú)疑是運(yùn)用最為廣泛的材料，將其附著在高分子材料外不但能美化材料的外觀，還能起到遮蔽紫外輻射和吸收紫外線的作用。

總之，為了最大程度發(fā)揮高分子材料的性能，進(jìn)一步加強(qiáng)高分子材料老化影響因素以及優(yōu)化措施的分析非常有必要，需要引起我們的重視。

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