第九章 高分子商品防老化
高分子材料的老化
高分子材料的老化
高分子材料是一类具有长链结构的材料，具有良好的韧性和耐磨性，被广泛应
用于工程材料、日常用品和医疗器械等领域。
然而，随着时间的推移，高分子材料会发生老化现象，导致其性能下降甚至失效。
本文将就高分子材料老化的原因、表现以及防止措施进行探讨。
首先，高分子材料老化的原因主要包括热氧老化、光氧老化、臭氧老化和机械
应力老化。
热氧老化是指高分子材料在高温和氧气的环境下，发生氧化反应导致材料性能下降；光氧老化是指高分子材料在紫外光和氧气的作用下，发生氧化反应导致材料变黄、变脆；臭氧老化是指高分子材料在臭氧的作用下，发生裂解反应导致材料龟裂、变形；机械应力老化是指高分子材料在受到机械应力作用下，发生分子链断裂导致材料强度下降。
其次，高分子材料老化的表现主要包括外观变化、力学性能下降和化学性能变化。
外观变化包括变色、变黄、变脆、龟裂等现象；力学性能下降包括强度、韧性、硬度等性能下降；化学性能变化包括化学稳定性、耐磨性、耐腐蚀性等性能变差。
最后，为了延缓高分子材料的老化，可以采取一些防止措施。
首先是选择合适
的防老化剂，如抗氧化剂、紫外吸收剂、臭氧抑制剂等，以提高高分子材料的抗老化能力；其次是改进材料配方和生产工艺，以提高高分子材料的稳定性和耐久性；最后是加强材料的保养和维护，如定期清洁、防晒、防腐蚀等，以延长高分子材料的使用寿命。
综上所述，高分子材料的老化是一个不可避免的过程，但可以通过科学的方法
和有效的措施来延缓老化过程，提高材料的使用寿命，从而更好地满足人们的需求。
希望本文对高分子材料老化问题有所帮助，谢谢阅读。
专题高分子材料老化与防老化详解演示文稿
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五、高分子材料老化的类型及防护措施
（2）链增长 大分子自由基R·在氧气（O2）的作用下，自动氧化生成 大分子过氧化自由基ROO·和大分子氢过氧化物ROOH，ROOH又会分解
成更多的活性自由基。
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五、高分子材料老化的类型及防护措施
供电子基
活泼，易被取代
氧气、臭氧、强氧化剂、腐蚀性介质
第十三页，共47页。
四一、、高分橡子胶材的料老老化化的原因
分子链结构：大分子链的弱键、薄弱环节越多越易老化；不饱和碳链高分
子比饱和碳链高分子更容易发生老化；支化的大分子比线型的大分子更容 易氧化。
硫化胶交联结构：交联键有-S-、-S2-、-SX-、-C-C-，交联键结构不同
这类抗氧剂的作用主要是与链增长自由基R·或RO2·反应，以终止链增
长过程来减缓氧化反应，该抗氧剂称为主抗氧剂。这类抗氧自由基与链增长
自由基反应的方式有加成或偶合，有电子转移或最常见的氢转移。根据它 们与自由基的作用方式不同又分为三类：氢给予体、自由基捕捉体和 电子给予体。
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六、抗氧剂的类型及其作用机理
➢ 老化的对象：所有的高分子原材料及其制品（包括树脂、生胶）
➢ 材料所处状态：贮存、加工或使用过程中 ➢ 老化条件：热、光、氧、臭氧和机械力等
➢ 老化表现：性能下降（拉伸强度、断裂伸长率、电绝缘性）
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三一、、高橡分胶子的材料老老化化的表现
3.2 老化的表现
（1）变软发粘 （天然橡胶老化，橡皮筋、乳胶管、乳胶手套）
可逆的结构和性能变化的现象。如行驶中轮胎、橡胶弹簧、运转中传送带和运输带等都 会发生疲劳老化。
高分子材料的老化及防老化研究
高分子材料的老化及防老化研究高分子材料在工业和生活中广泛应用，例如塑料、橡胶、纤维等，它们具有轻、坚、抗腐蚀性好、耐磨、绝缘性能好等优点，已经成为现代工程技术和科学技术领域中不可或缺的材料。
随着时间的推移，高分子材料会发生老化现象，导致材料性能下降，甚至失去使用价值。
研究高分子材料的老化机制和防老化技术对于延长材料寿命、提高材料性能具有重要的意义。
一、高分子材料的老化现象高分子材料在长期使用过程中，会发生多种老化现象，主要包括物理老化和化学老化两种类型。
1. 物理老化物理老化是指高分子材料在外部环境作用下，发生微观结构和宏观形态变化的现象。
主要表现为材料硬度下降、强度降低、脆性增加、断裂伸长率减小等。
这些变化是由于高分子链的结晶度和分子量分布发生改变，从而导致材料性能下降。
2. 化学老化高分子材料的老化会导致材料性能下降，对材料的使用寿命和安全性造成严重影响。
具体表现为以下几个方面：1. 机械性能下降：老化会导致高分子材料的硬度、强度、韧性等机械性能指标下降，使材料容易发生断裂、变形等现象。
2. 耐热性能降低：高分子材料老化后，耐热性能会减弱，容易软化、熔融，导致材料失去原有形状和结构。
3. 耐候性减弱：高分子材料在自然环境中老化，容易变色、龟裂、变质，并且随着老化程度的加剧，耐候性能会逐渐降低。
4. 绝缘性能下降：老化会导致高分子材料的绝缘性能降低，增加了绝缘材料在电气设备中的漏电和击穿风险。
为了延长高分子材料的使用寿命，提高其性能稳定性，科研工作者对高分子材料的老化机制进行了深入研究，并提出了一系列防老化技术。
研究表明，高分子材料的老化是一个复杂的过程，受到多种因素的影响。
环境条件、材料结构、添加剂等因素都会影响高分子材料的老化速度和方式。
利用适当的实验手段，对高分子材料老化的机制进行深入研究，可以为防老化技术的研发提供理论依据。
2. 防老化技术研究针对高分子材料的老化问题，科研人员提出了多种防老化技术，主要包括添加剂、改性处理、表面涂层等方法。
高分子防老化
高分子防老化高分子防老化是高分子化学中的一个重要课题。
高分子老化主要是热氧老化和光氧老化；对于不饱和的高分子，臭氧老化也占一定的地位。
主要的防老化措施有：①在高分子中添加各种稳定剂（高分子防老剂）；②用物理方法进行防护；③改进聚合和加工工艺；④进行聚合物的改性。
其中，添加稳定剂是防老化常用的方法。
防热氧老化通常，改进加工成型工艺，例如降低加工温度和受热时间，避免不必要的露天曝晒，都可以收到防热氧老化的效果。
但更为有效的方法是添加各种防热氧老化稳定剂。
稳定剂按其稳定作用可以分为两大类：第一类是使活性自由基反应终止的自由基链破坏剂；第二类为能抑制引发反应发生的抑制性抗氧剂。
第一类稳定剂又称主抗氧剂，分为三种：①自由基捕获体它能与由热、光和氧的作用生成的高分子自由基R·或过氧化物自由基ROO·反应，生成不能再引发反应的物质，例如苯醌就是一种自由基捕获体。
②电子给予体为具有能提供电子的一类化合物,如叔胺类。
当叔胺与自由基RO2·相遇时，由于电子转移，使活性链反应终止：③氢原子给予体为具有活泼氢原子的一类化合物，它能使自由基R·或RO2·稳定化，自身变成一个活性低的、但又能捕获其他活性基团的稳定自由基，从而使链式反应终止。
这类抗氧剂常用的有仲芳胺和阻碍酚两大类。
以仲芳胺为例，其"捕捉"高分子自由基从而抑制老化的机理如下：第二类抗氧剂又称辅助抗氧剂，有过氧化物分解剂和金属离子钝化剂两种。
过氧化物分解剂如含硫或含磷有机化合物等能使过氧化物分解成非活性物质，从而使链式反应终止。
某些金属离子的存在对聚合物的自动氧化起着催化作用，同时还能促进过氧化物分解为自由基。
金属离子钝化剂实际上是一些能与金属离子生成络合物的螯合剂，它使金属离子形成络合物而失去其催化作用，如芳香胺、酰胺类等。
不同的抗氧剂并用，可以产生加和效应或协同效应，但也可能产生对抗效应。
《高分子商品防老化》课件
目录
• 高分子商品老化现象 • 高分子商品防老化原理 • 高分子商品防老化技术 • 高分子商品防老化应用 • 高分子商品防老化发展前景
01
高分子商品老化现象
老化的定义和表现
老化的定义
高分子商品的老化是指在使用或贮存 过程中，受到内外因素的影响，物理 性能和外观逐渐劣化的现象。
废弃的高分子商品如塑料袋、塑料瓶等， 如果不能得到妥善处理，会对环境造成污 染。
02
高分子商品防老化原理
防老化剂的种类和作用
01
02
03
04
抗氧化剂
通过抑制氧化反应，降低高分 子材料被氧化的速度，从而延
长材料的使用Байду номын сангаас命。
光稳定剂
能够吸收紫外线并转化为无害 的热量，防止高分子材料因紫
外线照射而发生光降解。
塑料防老化应用
塑料是一种广泛使用的材料， 但由于其分子结构的特点，容 易受到光、热、氧等因素的影
响而发生老化。
塑料防老化技术的应用主要 涉及添加抗氧剂、光稳定剂 等助剂，以提高塑料的耐候
性和稳定性。
常见的塑料防老化应用包括汽 车零部件、建筑材料、电子产
品等。
橡胶防老化应用
橡胶是一种弹性材料，广泛应用 于轮胎、密封件、减震器等领域
老化的表现
高分子商品的老化通常表现为变色、 变形、龟裂、脆化、粉化、硬化、溶 胀等，这些变化会影响到商品的使用 性能和寿命。
老化的原因和过程
老化的原因
高分子商品老化的原因主要包括热氧老化、光氧老化、化学介质老化、机械应 力老化等，这些因素会引发高分子链的断裂或化学结构的改变。
老化的过程
高分子商品的老化是一个复杂的过程，通常包括链段的松弛、交联密度的降低 、结晶度的变化、物理性能的改变等，这些变化会随着时间的推移逐渐累积。
高分子材料的抗老化措施分析
高分子材料的抗老化措施分析摘要：高分子材料具有性能优异的特点，市场占有率也逐步提高，应用范围也很广，很多领域都有使用。
然而，由于光照、湿度和温度等外部因素的影响，高分子材料的物理特性和结构容易产生变化，导致老化。
为了进一步提升高分子材料的抗老化效果，必须充分了解影响老化的因素，分析老化机理和老化过程，从而提升高分子材料的高性能，推广高分子材料的应用，提升行业水平。
关键字：高分子材料；老化；预防措施1高分子材料1.1.高分子材料的概念高分子材料也称为聚合物材料，是以高分子化合物为基础，再加入其他添加剂而最终形成的一种材料。
高分子材料有着非常广泛的应用范围，无论是生产日常用品还是生产高科技产品，高分子材料都发挥了作用。
因此，材料领域的发展过程中，高分子材料是最快的。
使用高分子材料过程中，会因为外界环境和化学介质的综合作用，而改变了高分子材料的化学结构，最终产生了物理结构的变化，如材料变硬、变脆、发粘、变色等等。
这些都是高分子材料的老化，而老化的实质就是物理化学性质发生了变化。
1.1.高分子材料的优势按照材料的来源分类，高分子材料可以分为天然高分子材料和合成高分子材料。
天然高分子材料，如天然纤维和天然橡胶等，是可以直接从自然界获得并使用的高分子材料。
合成高分子材料是一种合成聚合物，种类更为广泛，可分为合成橡胶、合成纤维和塑料。
天然高分子材料或合成高分子材料两者都具有其他材料所不具备的稳定分子量的优点。
高分子材料具有许多其他材料无法代替的优点，比如：材料质量轻，实用且方便运输；强度高，高强度高分子材料的强度比钢的强度更高，是一种强度高、重量轻的材料；导热系数低，绝缘效果理想；化学稳定性和耐腐蚀性高，一般的酸、碱、盐或油脂都无法腐蚀材料；韧性、拉伸性好；具有良好的电气绝缘性；耐磨性极佳，一些高分子材料在摩擦时具有很强的耐磨性。
2引起高分子材料老化的因素在实际生产生活中，引起高分子材料老化的因素有很多。
2.1从物理的角度来讲辐射、光照、电、温度过高、外力等因素都会使高分子材料出现老化，光照和辐射会引起高分子材料的分子结构发生改变，温度和热度的升高都容易加重高分子材料散热的难度，促使高分子材料出现老化现象。
高分子材料的老化
高分子材料的老化1.概念老化:高分子材料，无论是天然的还是合成的，在成型、储存和使用过程中都会发生结构变化，其物理化学性能和机械性能逐渐恶化，以致最终丧失使用价值，这种现象称为老化。
老化导致的材料结构和性能的变化主要表现为:(1)表观变化:材料变色、变粘、变形、龟裂、脆化等;(2)物理化学性能方面:相对分子量、相对分子质量分布、熔点、溶解度、耐热性、耐寒性、透气性、透光性等;(3)机械性能方面:弹性、硬度、强度、伸长率、附着力、耐磨性等的变化;(4)电性能方面:绝缘电阻、介电常数、介电损耗角正切、击穿场强等参数值的变化。
老化的本质可归结为交联和降解两种化学反应。
降解引起高聚物相对分子量减少，进而导致其机械性能和电性能降低，并可能出现发粘和粉化等现象。
交联则引起聚合物相对分子质量增加。
交联至一定程度前能改善聚合物的物理机械性能和耐热性能，但随着分子间交联的增多，逐渐形成网络结构，聚合物变成硬、脆、不溶不熔的产物。
引起高分子材料老化的原因包括内因和外因。
内因有:(1)高聚物的化学结构，即链节组成和结构，大分子中链节的排列方式，端基的性质，支链的长短和多少等。
这些情况与合成反应的历程和合成时的条件有关。
(2)高聚物的物理结构，即高分子的聚集态，如无定型态、结晶态、取向态以及高聚物与其他材料(增塑剂、填充剂等)的混溶状态等。
(3)成型加工条件和外来杂质的影响。
外因有:(1)物理因素:光、热、电、机械应力、高能辐射等;(2)化学因素:氧气、臭氧、盐雾、酸、碱、化学试剂等;(3)生物因素:微生物、霉菌、白蚁、昆虫、鼠等。
实际上，高分子材料老化的外因往往是多方面的，但光、热、氧、电对高分子材料的作用是引起老化的主要外因。
2.热氧老化热氧老化是聚合物老化的主要形式之一。
在热和氧气的共同作用下。
聚合物中容易发生自动脆化氧化反应，产生大量的自由基和氢过氧化物，继而发生降解、交联反应，聚合物性能变差。
影响聚合物热氧老化的结构因素主要包括:聚合物的饱和程度、支化结构、取代基和交联键、结晶度、金属离子等。
高分子材料的老化及防老化研究
高分子材料的老化及防老化研究高分子材料是一种重要的材料之一，因其具有低密度、高强度、良好的耐化学性和可塑性等优点，被广泛地应用于汽车、建筑、医疗、电子等领域。
但是，随着时间的推移，高分子材料容易受到外界环境的影响，产生老化现象，导致质量下降、性能降低、寿命缩短。
因此，研究高分子材料的老化及其防老化是一项十分重要的课题。
高分子材料的老化是因为它们的结构中存在或引入了稳定性差的成分，当它们暴露于外界环境中时，这些成分会随着时间的推移发生反应，导致高分子材料的化学结构发生变化，并引起性能的降低。
高分子材料的老化机理可以分为内部老化和外部老化两种。
内部老化指的是材料分子结构内部的化学反应，包括高分子材料分子的链断裂、交联、氧化、降解等。
外部老化则是由于材料与外界环境中物质的接触导致的化学反应，如紫外线辐射、热氧化、湿热、化学腐蚀等。
其中，紫外线辐射是高分子材料常见的老化方式之一。
紫外线能量可以分解高分子材料中的化学键，使它们变得更加活泼，从而导致链断裂和降解。
而热氧化则是高分子材料在高温和氧气的作用下进行的化学反应，它会引起过氧化物的形成，从而使高分子材料的结构发生变化。
为了延长高分子材料的使用寿命，必须采取相应的防老化措施。
根据高分子材料老化的机理，可以采取以下措施：1.选择合适的材料选择分子量合适、稳定性好的材料可以延长高分子材料的使用寿命。
同时，还可以选择加入稳定剂，如光稳定剂、热稳定剂、氧化稳定剂等，从而增强材料的抗老化性能。
2.控制材料的加工条件材料的加工条件对于材料的老化性能有重要的影响。
在加工过程中，应注意控制加工温度、速度和压力，避免产生过高的温度、压力和剪切力等因素，导致材料分解和降解。
3.改变材料的环境通过改变材料所处的环境条件来改善材料的老化状况。
例如，采用遮光材料或者涂覆光稳定剂来减少紫外线辐射对材料的影响；加热或干燥材料来除去材料中的水分，减少材料的湿热老化。
4.加入抗氧化剂抗氧化剂可以在材料中引入自由基，从而抑制自由基的反应和材料的氧化反应。
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TRANSITIONAL
第三节 高分子材料老化 的外因
一、大气环境因素的影响
(一)太阳光 一 太阳光 (二)氧和臭氧 二 氧和臭氧 (三)热和气温变化 三 热和气温变化 (四)水和相对湿度 四 水和相对湿度 (五)微生物、昆虫、海生物 五 微生物、昆虫、 微生物
二、成型加工条件因素的影响
高聚物进行成型加工时， 高聚物进行成型加工时，受到外界不同热及压力的作 使其内部起了不同的变化。 用。使其内部起了不同的变化。因而不同的成型加工条件 所得制品具有不同的耐老化性能，有的甚至差别很大。 所得制品具有不同的耐老化性能，有的甚至差别很大。这 种情况在一些塑料或纤维加工中是屡见不鲜的。 种情况在一些塑料或纤维加工中是屡见不鲜的。如用挤压 法生产的塑料制品， 法生产的塑料制品，在加工过程中由于受到比较强的热应 力的作用，使高分子发生降解或消耗一部分稳定剂， 力的作用，使高分子发生降解或消耗一部分稳定剂，导致 制品的耐老化性能降低。而用模压法等进行加工时， 制品的耐老化性能降低。而用模压法等进行加工时，对制 品的耐老化性能影响就小。 品的耐老化性能影响就小。
TRANSITIONAL
第一节 高分子商品老 化的含义及特征
一、高分子商品老化的含义
高分子材料与制品，在储存过程中受各种环境因 素如光、热、氧、臭氧、水以及微生物等的作用，可 能使其性能逐渐劣变，如弹性与强度下降，表面发粘， 龟裂或失光变色等。这种变化称为“老化”，老化会 严重降低商品的使用价值，甚至使商品完全报废。
TRANSITIONAL
第四节 高分子材料的防老化
一、商品老化的鉴定
高分子商品老化的鉴定一般可分为感观鉴定、 高分子商品老化的鉴定一般可分为感观鉴定、性能指 标测定和分子微观结构测定3种方法 种方法。 标测定和分子微观结构测定 种方法。感观鉴定就是检查和 观察商品的外观老化特征，识别商品老化程度。 观察商品的外观老化特征，识别商品老化程度。如塑料制 可观察他的变色程度和范围，橡胶制品的老化， 品，可观察他的变色程度和范围，橡胶制品的老化，可观 察制品表面出现的裂纹情况。性能指标测定， 察制品表面出现的裂纹情况。性能指标测定，就是各种不 同材料和不同用途的商品，有不同的测定项目。 同材料和不同用途的商品，有不同的测定项目。测定性能 可按要求区别对待，如机械性能、光学性能、 可按要求区别对待，如机械性能、光学性能、热性能及电 性能等。分子微观结构测定是借助于精密仪器， 性能等。分子微观结构测定是借助于精密仪器，如用红外 分光光度计，测定物质的红外吸收光谱， 分光光度计，测定物质的红外吸收光谱，根据各种基团的 特征谱带对分子结构作定性分析。 特征谱带对分子结构作定性分析。
三、机械应力对橡胶老化的影响
机械应力作用强度的大小，影响生成游离基的浓度， 机械应力作用强度的大小，影响生成游离基的浓度，直 接影响到氧化反应的速度。变形疲劳条件(如温度 振幅、 如温度、 接影响到氧化反应的速度。变形疲劳条件 如温度、振幅、 频率等)的不同 也会影响氧化的速度。如在高温条件下， 的不同， 频率等 的不同，也会影响氧化的速度。如在高温条件下， 氧化反应加剧。此外， 氧化反应加剧。此外，橡胶在机械应力作用下的变形疲劳 过程中，也伴随发生臭氧化反应。 过程中，也伴随发生臭氧化反应。 高分子材料老化 的内因
一、塑料老化的内因
（一）化学结构因素 （二）制造过程中引进的新弱点 （三）塑料中其他成分的弱点 （四）塑料中的微量杂质
二、橡胶老化的内因
（一）橡胶分子结构状态的影响 橡胶分子结构存在的某些弱点是引起橡胶老化的内因。 橡胶分子结构存在的某些弱点是引起橡胶老化的内因。 不同的分子结构状态决定着橡胶耐老化性能的好坏。 不同的分子结构状态决定着橡胶耐老化性能的好坏。就其 老化过程的机理来说，主要是热氧老化、 老化过程的机理来说，主要是热氧老化、光氧老化以及臭 氧老化。 氧老化。 (二)橡胶配合组分的影响 二 橡胶配合组分的影响
第九章 高分子商品 防老化
内容提要： 内容提要：
高分子商品主要是指塑料橡胶制品、化纤纺织品、 高分子商品主要是指塑料橡胶制品、化纤纺织品、纸 塑料橡胶制品 皮革等高分子材料等日常生活用品和工业制品。 张、皮革等高分子材料等日常生活用品和工业制品。 本章概要地介绍了高分子商品的老化现象， 本章概要地介绍了高分子商品的老化现象，及其表 现的特征，叙述了商品老化的内外原因， 现的特征，叙述了商品老化的内外原因，提出了各 种有效的防老化方法。 种有效的防老化方法。通过相应方法的处理以达到 高分子商品防止老化的目的。 高分子商品防止老化的目的。
复习思考题
1．高分子老化的内因有哪些? ．高分子老化的内因有哪些 2．高分子老化的外因有哪些？ ．高分子老化的外因有哪些？ 3．高分子防老化的方法有哪些 ．高分子防老化的方法有哪些? 4．软聚氯乙烯薄膜怎样防老化 ．软聚氯乙烯薄膜怎样防老化? 5．天然橡胶老化的原因及防治? ．天然橡胶老化的原因及防治 6．如何预防商品的老化？ ．如何预防商品的老化？ 7．说明铜、磷、铬在耐候钢中的作用。 铬在耐候钢中的作用。 ．说明铜、 8．从影响金属材料耐蚀性能的基本性质出发理解不锈钢、 ．从影响金属材料耐蚀性能的基本性质出发理解不锈钢、 铝合金、镁合金、钛合金的腐蚀特性。 铝合金、镁合金、钛合金的腐蚀特性。
二、高分子材料的防老化
（一）改进聚合和后处理工艺 1．增加化学组成成分的共聚物 ． 2．选定适宜的生产方法，改变不稳定的分子结构 ．选定适宜的生产方法， 3．改进工艺条件 ． 4．增加化学组成成分的共混物 ．
(二)改善外部环境条件，实施科学养护方法 二 改善外部环境条件 改善外部环境条件， 1．物理防护 ． 2．材料中添加防老剂 ． 3．实施科学储存与养护 ．
二、高分子商品老化的特征
1、外观的变化 、 商品老化后，表面会出现失光、变色、粉化、起泡、剥落、痕纹、 商品老化后，表面会出现失光、变色、粉化、起泡、剥落、痕纹、 斑点、拉丝、起毛、及材料会发生发粘、变软、变硬、变脆、 斑点 、 拉丝 、 起毛 、 及材料会发生发粘 、 变软、 变硬 、 变脆 、 龟裂、变形和长霉等现象。 龟裂、变形和长霉等现象。 2、物理机械性能的变化 、 3、分子结构的变化 、 4、电性能的变化 、