淺析高分子材料老化原因及應(yīng)對措施

摘 要：高分子材料在日常生活中隨處可見，其容易受到多種不確定性因素的影響，主要體現(xiàn)在交通運輸、存儲材料等方面。高分子材料一旦受到外界因素的影響，自身的物理性質(zhì)可能就會發(fā)生根本的轉(zhuǎn)變，會嚴(yán)重影響其使用價值。本文對影響高分子材料老化的因素及應(yīng)對措施進行了分析。

關(guān)鍵詞：高分子材料；材料老化；應(yīng)對措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.172

1 高分子材料定義及其老化現(xiàn)象

高分子材料是指含有聚合物成分或本身為聚合物材質(zhì)的，由相對分子質(zhì)量較高的化合物所構(gòu)成的復(fù)合型材料。此種材料具有結(jié)構(gòu)易改性，延展性和可塑性極高，因此也具有易于加工的特點。在日常的生產(chǎn)生活中，高分子材料的應(yīng)用范圍十分的廣泛，主要包括塑料、纖維、涂料等。其中，塑料、合成纖維等材料廣泛應(yīng)用于我國的航空業(yè)、社會基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和軍事建造等多種關(guān)鍵方面，在我國的經(jīng)濟發(fā)展過程中有著舉足輕重的作用。

在現(xiàn)實生活中，高分子材料的老化現(xiàn)象嚴(yán)重阻礙了材料的應(yīng)用價值，甚至令材料完全喪失使用功能。高分子材料的老化現(xiàn)象主要是指其物理形態(tài)的變化，或者是內(nèi)在的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致化學(xué)分子的改變。導(dǎo)致其發(fā)生改變的因素可以是內(nèi)部的也可是外部的又或是綜合因素的影響。

2 高分子材料老化的原因分析

影響高分子材料老化的原因十分復(fù)雜，影響因素的種類千差萬別，例如：材料自身化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變、自身物理形態(tài)的改變其他物理因素、陽光輻射、空氣的濕度等等。本文主要針對以下三種影響因素進行分析。

2.1 金屬摻雜物的影響

在高分子材料的制造過程中會需要許多種物質(zhì)，其中大部分物質(zhì)為金屬材料，金屬材料的作用分為幾種：可以是輔助材料、主要成分或者是催化劑等。但是其中的共同點就是都避免不了要有物理層面的直接接觸，而在長時間的相互接觸過程中，金屬材料的摻雜物就會逐漸滲透到高分子材料中，改變材料的分子結(jié)構(gòu)，這會影響高分子材料的表面氧化，逐漸出現(xiàn)老化現(xiàn)象。

2.2 光照溫度的影響

在生活中我們知道，水分子或者物理顆粒等物質(zhì)會隨著溫度的升高加速其傳播速度，同理隨著材料所受溫度的逐漸升高，高分子材料高分子鏈的震動也會增強，其化學(xué)原理也很容易被理解，材料的分子鏈之間的化學(xué)鍵離解能是一固定的溫度，類似于冰塊融化的固定溫度，只要分子鍵所受溫度累積超過或者等于其分解的溫度值，就會引起化學(xué)鍵的分解，進而導(dǎo)致高分子鏈的熱降解或基團脫落。因此我們可知，材料所受溫度的變化可能導(dǎo)致高分子材料的物理化學(xué)狀態(tài)都發(fā)生改變，從而產(chǎn)生高分子材料老化現(xiàn)象。

聚合物材料受到光的直接照射，是否會發(fā)生化學(xué)分子鏈的斷裂，取決于光能與離解能之間相對的大小。紫外線波長在特定范圍內(nèi)，會被含有羰基及雙鍵的聚合物材料所吸收，致使大分子化學(xué)鏈斷裂，材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致材料性能下降，高分子材料出現(xiàn)老化現(xiàn)象。

2.3 濕度的影響

濕度對材料的影響主要是通過游離的水分子，高分子材料處在水分子比較密集的環(huán)境中，水分子會逐漸滲透到材料分子之間，時間積累之后材料會產(chǎn)生溶脹的現(xiàn)象，甚至?xí)苯尤芙猓淖兾锢頎顟B(tài)。會改變維持高分子材料分子間的作用力，使材料的聚集狀態(tài)發(fā)生改變，從而使高分子材料喪失其應(yīng)有的性能和使用價值。

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，以致材料的使用價值也發(fā)生改變。高分子材料的生產(chǎn)加工過程中，適當(dāng)加入增塑劑，在增強高分子材料的可塑性同時也有助于降低玻璃化溫度，以增強高分子材料的抗寒性。增塑劑對高分子材料的作用機理可以分為兩種：第一種，分子增塑劑的作用機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，以起到潤滑的作用。

3.2 濕老化的預(yù)防措施

最近幾年我國的空氣污染問題越來越嚴(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發(fā)生分子水解現(xiàn)象，其水解產(chǎn)生的物質(zhì)對大氣的污染很嚴(yán)重，最惡劣的情況下可能會引發(fā)酸雨的產(chǎn)生，這對社會的基礎(chǔ)建筑等方面的損害程度非常大，對于此類的高分子材料要謹(jǐn)慎使用。可是，在現(xiàn)實的生活中此類高分子材料運用十分廣泛，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

光老化的防護主要采用穩(wěn)定化措施，實施該措施主要是為了控制紫外線輻射對高分子材料的接觸，或者分散高分子材料儲存的能量，使處于激發(fā)狀態(tài)的高分子喪失能力，不能進一步產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。目前主要采用添加屏蔽劑的辦法來防止高分子材料的光老化。光屏蔽劑——涂層和顏料無疑是運用最為廣泛的材料，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。

4 結(jié)語

近幾年，越來越多的人們關(guān)注環(huán)境問題，我國“十三五”規(guī)劃中也強調(diào)綠化環(huán)境的重要性，所以對如何提高材料的利用效率以及高分子材料防老化的問題研究應(yīng)受到重視。本文主要從濕度、溫度等方面探討其對高分子材料老化的影響，又分別針對不同問題提出相應(yīng)對策。在以后的研究中更要注重實際與實踐相結(jié)合，以完善相關(guān)的內(nèi)容研究。

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