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        高分子材料的防老化研究

        2016-11-29 09:31:52朱澤林長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院吉林長(zhǎng)春130000
        人間 2016年14期
        關(guān)鍵詞:天然橡膠膠粘劑硅橡膠

        朱澤林(長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春 130000)

        高分子材料的防老化研究

        朱澤林
        (長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春130000)

        高分子材料憑借其優(yōu)異的性能,廣闊的應(yīng)用范圍,在戶外工程中受到廣泛的歡迎。但是,在使用過(guò)程中高分子材料極易受到光、濕度、溫度等環(huán)境因素的影響,促使其力學(xué)性能和外觀受到損害。所以,為了能夠達(dá)到提高高分子材料的抗老化性這一目標(biāo)必須深入了解研究高分子材料老化的機(jī)理和過(guò)程,從而確保提高其抗老化性順利實(shí)施。

        高分子材料;老化;研究;進(jìn)展

        一、高分子材料老化概述

        高分子材料在各種因素的影響下,在加工、存儲(chǔ)以及使用時(shí),會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),物理機(jī)械性能遭到破壞,從而喪失其使用價(jià)值過(guò)程叫做“老化”。老化主要為材料的形狀改變、變硬、色彩變化等外觀的改變;溶解、溶脹和流變性能這樣的物理變化以及機(jī)械性能變化和電性能變化等。造成高分子材料老化現(xiàn)象的主要內(nèi)在原因?yàn)槠浔旧淼幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)以及成分。此外,影響的外在原因主要光、熱、輻射、機(jī)械應(yīng)力等物理變化?;瘜W(xué)因素,包括氧、臭氧、水、酸、堿等的作用;生物因素,如微生物、昆蟲(chóng)的作用。老化往往是內(nèi)外因素綜合作用的極為復(fù)雜的過(guò)程。

        二、高分子材料老化的研究現(xiàn)狀

        (一)塑料的老化研究。

        聚乙烯(PE),常用樹(shù)脂之一,主要為農(nóng)用棚地膜的原材料。由于地膜的使用環(huán)境是在長(zhǎng)時(shí)間光照下,所以人們對(duì)其光氧老化性尤為重視。戴李宗通過(guò)研究紫外光加速老化過(guò)程中樣拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率隨組成、光照時(shí)間這三者之間的關(guān)系,得出如果能夠保證各填充組分的用量和關(guān)系能夠科學(xué)掌控,那么就能控制填充PE 塑料的紫外光降解性。此外,Deepak和Srivastava等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),老化溫度和時(shí)間對(duì)LDPE/LLDPE/HDPE 薄膜拉伸強(qiáng)度其含量依次為44.6%、27.7%和 27.7%,由此可以看出薄膜的抗老化性是三個(gè)中最好的。另外,高俊剛等人通過(guò)對(duì)納米 TiO2和ZnO的研究,大大提高了聚乙烯的抗紫外老化性。胡行俊研究分析了半硬和硬聚氯乙烯材料(RPVC)在室內(nèi)外氣候的影響下的老化數(shù)據(jù),得出材料因氣候變化的規(guī)律與其自身的成分以及制造加工工藝有極強(qiáng)的相關(guān)性。此外,他還對(duì)人工光加速對(duì)材料的老化性以及在在廣州戶外環(huán)境中對(duì)材料老化的影響作了相關(guān)研究,依據(jù)PVC 材料缺口沖擊強(qiáng)度保留率的線性回歸方程,推算出材料在戶外環(huán)境影響下的壽命。

        (二)橡膠的老化研究。

        目前,人們對(duì)天然橡膠的需求量在橡膠品種中應(yīng)該是最大的,這主要是因?yàn)槠渚哂辛己玫膹椥院蛷?qiáng)度。但是,由于天然橡膠中具有非常多的不飽和鍵,極易被氧化,而且其抗熱氧老化性也非常不好。所以,為了能夠提高天然橡膠的抗熱氧化能力,金冰等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了在防老劑D提純品和工業(yè)品的影響下,天然橡膠的抗氧化能力。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也研究了熱氧化誘導(dǎo)期、熱失重以及熱老化這些性能的變化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出高純度的防老劑D能夠減緩天然橡膠的熱氧老化速度。肖琰等人通過(guò)采用熱分析法和裂解氣相色譜-質(zhì)譜分析兩種方法探索然橡膠硫化膠的抗老化性以及其本身性質(zhì)。研究得出,天然橡膠硫化膠在熱氧老化初期時(shí),其力學(xué)性能加強(qiáng),交聯(lián)密度會(huì)增大,熱失重起始溫度也會(huì)隨之上升。此外,老化程度的加深,促使降解能力加強(qiáng),從而減少天然橡膠硫化膠的硬度和交聯(lián)密度,導(dǎo)致其熱穩(wěn)定性降低。田可新通過(guò)研究分析硅橡膠材料的老化原理,得出硅橡膠老化的最核心因素是流徑的形成這一結(jié)論。蔡登科等將納米粒子和納米復(fù)合材料技術(shù)在硅橡膠改性中應(yīng)用,使硅橡膠納米復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)、性能展現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景,已成為材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)。

        (三)膠粘劑的老化研究。

        Davis Fata 等人對(duì)環(huán)氧膠粘劑做了實(shí)驗(yàn),條件設(shè)為60℃,研究其熱老化和水熱老化。結(jié)果表明,在老化100天之后,兩種環(huán)境下的膠粘劑的變化截然不同。在熱老化環(huán)境下的膠粘劑完全沒(méi)有產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),而在熱老化環(huán)境中的則發(fā)生了極大的變化。李愛(ài)玲等人研究鹽度對(duì)聚氨酯膠粘劑膠的拉伸剪切強(qiáng)度的影響。結(jié)果顯示水的NaCl含量越高,聚氨酯膠粘劑的粘接強(qiáng)度下降越慢。而溫度僅在泡初期對(duì)其粘接強(qiáng)度產(chǎn)生影響,能夠降低其強(qiáng)度,到了浸泡中后期,影響減少。而NaCl含量對(duì)聚氨酯膠粘劑粘接強(qiáng)度的影響在浸泡中后期會(huì)加快減少聚氨酯膠粘劑的粘接強(qiáng)度。

        三、高分子材料老化研究展望

        當(dāng)今社會(huì),隨著環(huán)境保護(hù)的意識(shí)加強(qiáng),人們更加注重材料的使用率。所以研究高分子材料的抗氧化性成為市場(chǎng)主流。但是,通過(guò)查閱各類文獻(xiàn),發(fā)現(xiàn)人們對(duì)于戶外環(huán)境這一因素對(duì)高分子材料的報(bào)道并不是太多,而且世界各國(guó)人員對(duì)于其研究方式和方法也大相徑庭,研究結(jié)果也不統(tǒng)一。所以,我們對(duì)于高分子的抗老化能力還需要更深入的研究。主要方向?yàn)椋撼R?jiàn)的特別環(huán)境下高分子材料的老化規(guī)律;各種外界因素的共同作用下,高分子材料結(jié)構(gòu)性能的變化;光對(duì)高分子材料機(jī)理的作用;探索出最科學(xué)合理的的人工加速老化強(qiáng)度;分析人工加速試驗(yàn)與戶外自然環(huán)境試驗(yàn)之間的聯(lián)系。如何有效地提高高分子材料的抗老化性能,各種防老劑間的協(xié)同效應(yīng)研究,以及廢舊高分子材料的回收利用等。

        [1]馮新德,張中岳,施良和. 高分子辭典[M]. 北京:中國(guó)石化出版社,1998:419.

        [2]金 冰,胡小鋒, 魏伯榮,等.天然橡膠的熱氧老化研究[J].特種橡膠制品,2013, 24(2).

        [3]肖琰, 魏伯榮.天然橡膠硫化膠的熱氧老化性研究[J].合成材料老化與應(yīng)用, 2015, 35(2).

        [4]田可新. 硅橡膠材料表面老化及其對(duì)絕緣性能的影響[J].高壓電器,2013, 39.

        [5]蔡登科, 藍(lán)磊. 納米材料在硅橡膠改性中的應(yīng)用 [J].絕緣材料,2013, 36.

        [6]戴李宗, 李萬(wàn)利, 周善康等. 淀粉基可環(huán)境降解塑料研究Ⅱ──填充PE 塑料的紫外光加速老化[J]. 廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) , 2010, 39.

        [7]高俊剛, 李書潤(rùn), 王 東. 聚乙烯 / 無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的抗紫外老化性能[J]. 高分子材料科學(xué)與工程, 2015, 21.

        TO316.6

        A

        1671-864X(2016)05-0162-01

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