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）

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，其市場占有率呈逐年上升趨勢。但是高分子材料在陽光、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、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，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。簡而言之，高分子材料在加工，使用、貯存等過程中由于受到內(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值的現(xiàn)象叫做高分子材料的老化。一般來說，高分子材料的老化主要表現(xiàn)在以下幾個方面：高分子材料發(fā)粘、變脆、變硬、變色等，同時隨著高分子外觀的改變，其機械性能也會發(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)境因素中太陽光的輻射、外界溫度、空氣中的濕度、氧氣等都會通過影響高分子化學(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，陽光輻射同溫度對高分子材料造成的影響十分類似。環(huán)境濕度對高分子材料造成的影響主要體現(xiàn)在水分子對高分子材料中分子的溶解和溶脹。對分子間的化學(xué)鍵鏈接和分子聚集狀態(tài)造成一定的破壞，進(jìn)而對高分子性能產(chǎn)生影響。氧氣對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的滲透性，所以氧分子會優(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，也就是高分子材料老化的開端。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)。一般來說，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，人們不可避免的會將高分子材料和金屬材料結(jié)合起來使用，這樣就會有少量金屬材質(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)會催化老化反應(yīng)，加速其老化。

3.1熱老化的預(yù)防

特別對結(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。溫度過低會影響到高分子材料的使用性能。在加工高分子材料的時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提高高分子材料對低溫的耐受。

3.2濕老化的預(yù)防

聚酯、多糖類等高分子材料在酸堿催化下容易遇水分解，由于當(dāng)前空氣污染越來越嚴(yán)重，由于空氣污染造成的酸雨對這類高分子材料造成的威脅越來越大。所以，在使用這些類型的高分子材料時，應(yīng)當(dāng)綜合考慮各種環(huán)境因素的影響。就解決方法來說，人們可以在這些類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程中有選擇性的加入一些抗氧化物，比如：胺類抗氧化物、含硫有機化合物等。這些物質(zhì)可以和過氧自由基發(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，人們可以通過加入光穩(wěn)定劑的方法來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。光屏蔽劑主要通過反射紫外光，避免光線進(jìn)入高分子材料內(nèi)部所引發(fā)的激發(fā)反應(yīng)來達(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，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，在實踐應(yīng)用中，必須結(jié)合實際情況，分析引起高分子材料老化的因素，并針對性制定相應(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。

［1］侯昊華，倪大銀，馬云霞.高分子材料的老化現(xiàn)象及預(yù)防措施淺析［J］.高分子材料發(fā)展及其研究，2012，（02）：102-103.

［2］沈巖為，張馨方.高分子材料的老化現(xiàn)象分析及預(yù)防對策淺析［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，（07）：123-125.

［3］蔣琳琳，吳明建，劉濤濤.淺談如何加強高分子材料的老化現(xiàn)象預(yù)防措施［J］.河南科技大學(xué)學(xué)報，2012，（12）：110-111.

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