高分子材料的老化研究
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。
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。
高分子材料老化机理及防治方法探讨
高分子材料老化机理及防治方法探讨高分子材料是一种具有重要应用价值的材料，它具有良好的工程性能和广泛的用途。
随着使用时间的增加，高分子材料可能会发生老化现象，导致材料性能下降甚至失效，从而影响产品的使用寿命和安全性。
本文将重点探讨高分子材料老化的机理及防治方法。
一、高分子材料老化的机理高分子材料老化是由于材料内部结构的改变和分子链的断裂所致。
主要包括热老化、光老化、氧化老化、湿热老化等几种类型。
1. 热老化高温对高分子材料的影响主要表现为分子链振动增加，分子间相互作用减弱，导致材料的强度和韧性下降。
高温还会促进氧化反应的进行，导致材料发生氧化老化。
高分子材料在阳光照射下容易发生光老化，主要表现为材料表面发生变色、发黄、龟裂等现象。
这是因为紫外光和可见光能够引发高分子材料的自由基反应，导致分子链断裂和交联反应，从而使材料性能下降。
氧气是高分子材料的一种主要老化因素，它能够与材料中的双键结构发生氧化反应，导致材料发生老化。
氧气还能够引发自由基反应，响应材料的老化过程。
高分子材料在潮湿环境下容易发生湿热老化，导致材料失去原有的强度和硬度。
湿热老化的主要机理包括水分分解、水解裂解、水解引起的氢键断裂等。
针对高分子材料老化的机理，可以采取一些防治措施，延缓材料老化的发生，提高材料的使用寿命和安全性。
1. 添加抗氧化剂向高分子材料中添加抗氧化剂是一种常见的防治方法，抗氧化剂能够有效地阻止或减缓氧化反应的进行，延缓材料老化的发生。
常用的抗氧化剂有羟基类、磷酸酯类、硫醇类等。
2. 添加紫外吸收剂对于易于发生光老化的高分子材料，可以向材料中添加紫外吸收剂，能够有效地吸收紫外光，阻止或减缓光老化的进行，延缓材料的老化。
3. 添加热稳定剂4. 降低材料暴露于老化环境中的时间和强度在实际使用中，可以通过避免或减少高分子材料暴露于老化环境中的时间和强度，延缓材料的老化。
在室外环境下使用的高分子材料制品，可以通过采取罩棚、遮阳等措施，减少材料的暴露时间和强度。
高分子材料老化机理及防治方法探讨
高分子材料老化机理及防治方法探讨高分子材料是一类具有高分子量、由重复单元构成的聚合物物质，广泛应用于塑料、橡胶、纤维和涂料等领域。
由于长期的使用和环境因素的影响，高分子材料会发生老化现象，导致其性能下降甚至失效。
本文将探讨高分子材料的老化机理及防治方法，以期为相关领域的研究提供一定的参考和帮助。
一、高分子材料的老化机理1. 光照老化高分子材料在长期的光照作用下易发生老化。
光照老化主要是由于紫外光的作用，使高分子材料中的化学键发生断裂，导致材料表面发生龟裂、变黄、脆化等现象。
3. 微生物和化学品的侵蚀高分子材料在潮湿环境和受到微生物的侵蚀时，容易发生老化。
微生物和化学品会破坏高分子材料的结构，导致材料的性能下降。
1. 添加抗氧化剂和紫外吸收剂在高分子材料的生产过程中，可以向材料中添加抗氧化剂和紫外吸收剂，以延缓光照和热氧老化的发生。
抗氧化剂可以减少氧气与高分子材料的反应，紫外吸收剂可以吸收紫外光的能量，防止其对材料的破坏。
2. 采用表面处理技术通过表面处理技术，如喷涂表面保护剂、镀膜等，可以增加高分子材料的表面硬度和抗老化性能，延长材料的使用寿命。
3. 选择适当的填充剂和增强剂可以选择适当的填充剂和增强剂，如玻璃纤维、碳纤维等，在高分子材料中加入，以增强材料的抗老化性能和耐磨性能。
4. 控制生产工艺在高分子材料的生产过程中，控制生产工艺，避免材料出现氧化和拉伸等现象，以延缓材料的老化。
5. 加强材料的维护和管理在高分子材料的使用过程中，加强对材料的维护和管理，定期清洁、保养和检查，及时发现并处理老化现象，延长材料的使用寿命。
通过以上探讨，可以看出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。
为了延缓高分子材料的老化，我们可以通过添加抗氧化剂和紫外吸收剂、采用表面处理技术、选择适当的填充剂和增强剂、控制生产工艺以及加强材料的维护和管理等手段来防治。
希望本文的探讨对相关领域的研究和应用提供一定的参考和帮助。
高分子材料的老化类型 老化测试与抗老化方法
高分子材料的老化类型老化测试与抗老化方法高分子材料的老化类型及老化测试与抗老化方法高分子材料是一种广泛应用于工业和日常生活中的材料，但随着时间的推移，高分子材料可能会发生老化现象，影响其性能和寿命。
了解高分子材料的老化类型以及相关的老化测试和抗老化方法对于确保其稳定性和可靠性至关重要。
高分子材料的老化类型可以分为物理老化和化学老化两种主要类型。
物理老化是指由温度、光照以及机械应力等外界环境因素引起的材料老化。
温度是最常见的物理老化因素，高温会加剧高分子材料的老化程度，引发链断裂、分解或融化等问题。
光照也是一种常见的物理老化因素，紫外线照射可以引起高分子材料表面的氧化、变色和硬化。
此外，机械应力如拉伸、弯曲和压缩等也会导致高分子材料的老化。
化学老化主要涉及与材料接触的化学物质，例如氧气、水分、酸和碱等。
氧气的存在会引发氧化反应，导致高分子材料的断裂和硬化。
水分可以引起高分子材料的湿化和水解反应，导致材料的脆化和变色。
酸和碱等化学物质也会对高分子材料造成腐蚀和降解作用。
为了评估高分子材料的老化情况，常用的老化测试方法包括热老化试验、光照老化试验和湿热老化试验等。
热老化试验通过将材料置于高温环境下，模拟实际使用条件中的老化过程，然后观察材料的性能变化。
此试验可以评估材料的热稳定性和耐热性。
光照老化试验是将材料暴露在紫外线或其他光源下，以模拟阳光暴晒等情况，以评估材料的耐光性和颜色稳定性。
该试验可以揭示材料在紫外线照射下的氧化、变色和硬化等问题。
湿热老化试验结合了温度和湿度的影响，将材料置于高温高湿条件下，模拟潮湿的使用环境。
这种试验可以评估高分子材料在潮湿环境中的稳定性和可靠性。
针对高分子材料的老化问题，我们可以采取一系列抗老化方法来延长其使用寿命和提高性能稳定性。
添加抗氧剂是一种常用的抗老化方法，可以防止氧化反应的发生，减缓高分子材料的老化速度。
紫外线吸收剂可以用于防止光照引起的老化问题。
另外，添加填料、填充剂和增稠剂等可以增强材料的抗老化性能。
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。
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类很重要的材料，可以广泛地应用在建筑、医疗和电子等各个领域。
然而，高分子材料在使用过程中会受到环境的影响，导致老化和性能下降，因此要进行防老化研究。
高分子材料的老化主要分为物理老化和化学老化两种。
物理老化是由于外界环境的影响，比如紫外线、温度、潮湿、氧化等，导致高分子材料的强度、耐磨性、耐腐蚀性等性能下降。
化学老化则是由于高分子材料分子结构中存在的部分固有缺陷，如极端分子量分布、官能团不稳定等问题导致的性能下降。
针对以上问题，防老化技术不断发展。
一种有效的防老化方法是添加防老化剂。
防老化剂可以在高分子材料暴露在外部环境的同时保护其结构不受到伤害。
常用的防老化剂有抗氧化剂、紫外线吸收剂、臭氧抗剂等，它们可以抑制自由基的产生、吸收紫外线等有害物质，从而保障高分子材料的持久稳定性能。
另外，制备过程中的改变也可有效地防止高分子材料的老化，如改变溶剂的挥发速度、控制聚合温度、添加共聚物等。
这些改变可以影响分子链的存储模式，从而控制分子链之间的相互作用，提高高分子材料的老化阻力。
总之，防老化技术是一项很重要的研究领域，对延长高分子材料的使用寿命、提高节能减排有着至关重要的作用，我们需要不断地探索和发展新的方法和技术，以满足实际应用的需求。
高分子材料老化机理及防治方法探讨
高分子材料老化机理及防治方法探讨高分子材料老化是指在自然环境下或人工条件下，高分子材料在一段时间的使用或储存过程中发生的物理、化学或结构性变化。
高分子材料老化会导致材料性能下降，使其失去原有的功能和稳定性，从而影响其应用领域和使用寿命。
高分子材料老化的机理主要包括氧化老化、光老化、热老化、湿热老化等。
氧化老化是最常见的一种老化机理，主要是由于高分子材料与氧气接触产生的氧化反应。
氧化反应会导致高分子材料产生氧化物，如羟基，酮基等，使材料失去原有的强度、韧性和柔软性。
光老化是指高分子材料暴露在紫外线辐射下引起的老化过程，光老化主要影响材料的色泽、光泽和力学性能。
热老化是指材料在高温环境下发生的老化过程，高温环境会使材料分子加速运动，导致分子间结构的改变。
湿热老化是指高分子材料在湿热环境下，与水和高温环境接触发生的化学反应，导致材料的退化和老化。
为了延长高分子材料的使用寿命，我们可以采取多种防治方法。
一种常见的方法是添加抗老化剂。
抗老化剂主要用于抑制高分子材料的氧化反应，抗老化剂可以与氧气反应生成稳定的氧化物，从而减缓材料的氧化速度。
还可以使用紫外线吸收剂来减缓高分子材料的光老化速度。
紫外线吸收剂可以吸收紫外线辐射，减少其对高分子材料的破坏。
对于热老化和湿热老化，我们可以通过选择合适的材料和加工工艺来减少材料的老化速度。
选择高熔点的高分子材料可以提高材料的耐热性，选择不易吸水的材料可以减少湿热老化的发生。
正确的储存和使用方法也是延长高分子材料使用寿命的重要因素。
在储存过程中，应避免高分子材料暴露在阳光直射下，避免受潮，避免与有害物质接触等。
在使用过程中，应避免高分子材料长时间暴露在极端环境条件下，如高温、高湿度等。
高分子材料老化是一个复杂的过程，受到多种因素的影响。
为了延长高分子材料的使用寿命，需要深入了解不同老化机理，并采取相应的防治方法。
除了添加抗老化剂和紫外线吸收剂等化学手段外，正确的储存和使用方法也是延长高分子材料寿命的重要因素。
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类具有广泛应用前景的材料，包括塑料、橡胶、纤维等，它们具有质轻、耐腐蚀、可塑性强等特点，因此在工程、医疗、日常生活等领域都得到了大量应用。
随着时间的推移，高分子材料会逐渐经历老化过程，使得其性能、外观等发生变化，甚至失去原有的功能和价值。
研究高分子材料的老化及防老化是一个具有重要意义的课题。
一、高分子材料老化的原因1. 光照老化光照老化是高分子材料老化的主要原因之一。
太阳光中的紫外线能够引发高分子材料中的化学反应，导致其分子链断裂、氧化降解等现象，使得材料的性能遭到破坏。
2. 氧化老化高分子材料在长期暴露在空气中，也会发生氧化老化。
氧气能与高分子材料发生反应，导致其分子链断裂、氧化降解，使得材料变脆、变色、失去弹性等。
3. 热老化高分子材料在高温环境下会发生热老化，由于高温会加速分子间的运动，使得分子链断裂、交联破坏等现象加剧，导致材料性能下降。
4. 组分迁移部分高分子材料中存在着添加剂、填料等，当这些物质与基体材料发生组分迁移时，也会引发材料的老化。
5. 微生物侵蚀高分子材料在潮湿、温暖的环境中容易遭受微生物的侵蚀，导致其发生微生物降解，使得材料发生劣化。
二、高分子材料老化的表现1. 力学性能下降老化的高分子材料在力学性能上会出现下降，如强度、韧性、硬度等会减弱，导致材料易断裂、易变形等。
2. 外观变化老化的高分子材料在外观上会出现变化，如变色、开裂、表面粗糙、失光等，使得材料的美观度受损，不再适用于美观要求较高的场景。
3. 功能丧失一些高分子材料在老化后会丧失原有的功能，比如防腐蚀性能、耐磨性能、绝缘性能等都会受到损害，导致材料无法满足使用要求。
4. 性能不稳定老化的高分子材料在使用过程中会出现性能不稳定的现象，如温度敏感性增加、弹性模量变化、形变率增加等，使得材料难以长期稳定使用。
三、高分子材料的防老化研究为了延长高分子材料的使用寿命，科研人员们进行了大量的防老化研究，主要包括以下几个方面：1. 添加抗氧化剂抗氧化剂的加入能够有效地抑制高分子材料的氧化老化过程，延缓材料的老化速度，提高其使用寿命。
高分子材料的老化及防老化分析
高分子材料的老化及防老化分析一、概述高分子材料具有重量轻、强度高、加工性好等诸多优点，已成为现代工业领域中必不可少的材料之一。
然而，随着时间的推移，高分子材料会逐渐发生老化现象，导致性能下降、甚至失效。
因此，研究高分子材料的老化及防老化分析具有非常重要的意义。
二、高分子材料的老化1. 定义高分子材料的老化指高分子材料在自然界中受到环境因素的作用，不可避免地发生质量和性能变化的过程。
2. 老化机理高分子材料的老化机理很复杂，涉及到物理、化学、生物等多种因素的综合作用。
2.1. 光老化光老化是指高分子材料在紫外线或可见光的作用下，发生分解反应，导致材料的性能下降甚至失效。
光老化是高分子材料老化的主要形式之一，其老化速度很快，尤其是在阳光下暴晒的条件下更为明显。
2.2. 热老化热老化是指高分子材料在高温环境下，发生分解反应，导致材料的性能下降甚至失效。
热老化的速度与温度呈指数关系，当温度超过一定范围时，高分子材料的热稳定性会急剧下降。
2.3. 氧气老化氧气老化是指高分子材料在氧气的作用下，发生氧化反应，导致材料的性能下降甚至失效。
氧气老化的速度与氧气浓度呈现正比关系，氧气老化还容易受到其他环境因素的影响，如光、热等。
3. 老化表现高分子材料的老化表现主要有以下几种：3.1. 机械性能下降老化后，高分子材料的强度、韧性等机械性能会下降，使材料失去原有的设计功能。
3.2. 颜色变化老化后，高分子材料的颜色会发生变化，变得黄褐色或暗淡，使外观严重损害。
3.3. 表面龟裂老化后，高分子材料的表面容易产生龟裂，使其失去原有的平滑度和光泽度。
三、高分子材料的防老化1. 抗氧化剂抗氧化剂可以抑制高分子材料在氧气的作用下发生氧化反应，从而延缓材料的老化。
常见的抗氧化剂有羟基苯基三酚（BHT）、羟基二苯甲酮等。
2. 紫外线吸收剂紫外线吸收剂可以吸收高分子材料中紫外线的能量，从而减缓材料的光老化程度。
常见的紫外线吸收剂有苯酚甲酸类化合物（如苯酚甲酸己酯）、氨基酸类化合物（如2-羟基-4-甲基苯基-2H-苯并咪唑-6-丙烯酸乙酯）、三苯基腈类化合物（如2,4,6-三（2-羟基-3,5-二甲基苯基）-1,3,5-三嗪）等。
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与其化学结构、聚集态结构有密切关 系。化学结构是高分子借助共价键连 接起来的长链结构，聚集态结构是许 多大分子借助分子间作用力排列、堆 砌起来的空间结构，如结晶态、非晶
高分子在加工时，要和金属接 触，有可能混入微量金属，或在聚合 时，残留一些金属催化剂，这都会影 响自动氧化(即老化)的引发作用。
2.2 外在因素[7]
收稿日期：2010- 12- 10 作者简介：周勇，南京聚隆科技股份有限公司，南京 210061 电子邮箱：zh ouyong1975@163. com
2012 年 30 卷 第 1 期
35
评价以及一些防老化措施。
属键力、共价键力以及范德华力。环
0 前言
境因素会导致分子间作用力的改变、
1 老化现象
在极寒地区，温度对于塑料及橡 胶制品的性能影响极大。对于结晶型 塑料，如果环境温度低于材料的玻璃 化温度，会使高分子链段的自由运 动受到阻碍，表现为塑料变脆、变 硬而易折断；寒冷环境对于非晶塑 料的影响不大。对于橡胶制品，温 度低于玻璃化温度的表现会与结晶 型塑料相似，丧失了橡胶应有的性 能。寒冷环境对于纤维材料的物理 性能没有影响。
2.2.2 湿度的影响
湿度对高分子材料的影响可归结 于水分对材料的溶胀及溶解作用，使 维持高分子材料聚集态结构的分子间 作用力改变，从而破坏了材料的聚集 状态，尤其对于非交联的非晶聚合 物，湿度的影响极其明显，会使高分 子材料发生溶胀甚至聚集态解体，从 而使材料的性能受到损坏；对于结晶
形态的塑料或纤维，由于存在水分渗 透限制，湿度的影响不是很明显。
性能影响很大，分布越宽越容易老
起的危害要比想象的严重得多。高分 子材料的老化失效问题已成为限制高
2 老化因素
化，因为分布越宽端基越多，越容易 引起老化反应。
分子材料进一步发展和应用的关键问
高分子材料表现出来的物理性能 2.1.5 微量金属杂质和其他杂质
题之一[3]。 高分子材料的老化与防老化已成
为高分子科学的重要研究方向之一。 目前，国内外已有许多关于高分子材 料老化的研究，在这些研究的基础
类型和结晶度来防止，增加分子量和
链支化度可以减少聚合物的结晶性，
提高其耐环境应力开裂性。当少量溶
剂与受应力的聚合物接触时，可引起
溶裂，溶裂在无定型和结晶型聚合物
中都能发生，形态学的研究表明，溶
裂实际上是聚合物在应力方向上重新
料的老化[2]。高分子材料老化的本质 颜色的变化。
键可形成结晶区，无序排列的分子键
为非晶区，很多聚合物的形态并不是
是指物理结构或化 学 结构 发 生 的改 1.2 物理性能的变化
均匀的，而是半结晶状态，既有晶区
变，表现为材料的性能逐渐下降，并
包括溶解性、溶胀性、流变性能
■ 失去其应有的使用价值。
也有非晶区，老化反应首先从非晶区 以及耐寒、耐热、透水、透气等性能
2.2.5 化学介质的影响
化学介质只有渗透到高分子材料 的内部，才能发挥作用，这些作用包 括对共价键的作用与次价键的作用两 类。共价键的作用表现为高分子链的
断链、交联、加成或这些作用的综
合，这是一个不可逆的化学过程；
化学介质对次价键的破坏虽然没有
引起化学结构的改变，但材料的聚
集态结构会改变，使其物理性能发
甚至是链的断裂或某些基团的脱落，
高分子材料包括塑料、橡胶、纤
最终会破坏材料的聚集态结构，使材
维、薄膜、胶粘剂和涂料等。由于其 具有优于传统结构材料的许多潜在性
由于聚合物品种不同，使用条件 各异，因而有不同的老化现象和特
料的物理性能发生改变。 影响高分子材料发生老化的因素
能，使得它们在军民品领域的用途越 来越广。高分子材料质量轻、强度 高、抗腐蚀性能好，具有很好的保护 性能，大量用于航空、汽车、船舰、
2.2.3 氧气的影晌
氧是引起高分子材料老化的主要 原因，由于氧的渗透性，结晶型聚合 物较无定型聚合物耐氧化。氧首先进 攻高分子主链上的薄弱环节，如双 键、羟基、叔碳原子上的氢等基团或 原子，形成高分子过氧自由基或过氧 化物，然后在此部位引起主链的断 裂，严重时，聚合物分子量显著下 降，玻璃化温度降低，而使聚合物变 粘，在某些易分解为自由基的引发剂 或过渡金属元素存在下，有加剧氧化 反应的趋势。
开始。
在高分子材料广泛应用的今天， 的变化。
高分子材料的老化现象已经成为一个 1.3 力学性能的变化包括
2.1.3 立体归整性
非常重要的现实问题。高分子材料的 老化，尤其是在苛刻环境条件下的加
拉伸强度、弯曲强度、剪切强
聚合物的立体归整性与它的结晶 度有密切关系。一般地，规整的聚合
速老化，常导 致 高分 子 产 品过 早 失 度、冲击强度、相对伸长率、应力松 物比无规聚合物耐老化性能好。
征。例如农用塑料薄膜经过日晒雨淋 后发生变色、变脆、透明度下降；航 空有机玻璃用久后出现银纹、透明度 下降；橡胶制品长久使用后弹性下
通常有两种：内在因素与外在因素。
2.1 内在因素[6] 2.1.1 聚合物的化学结构
基础构建、军用品等领域[1]。但是在 降、变硬、开裂或者变软、发粘；涂
聚合物发生老化与本身的化学结
上，作者综述了一些老化现象，影响 态、结晶 - 非晶态[5]。维持聚集态结 2.2.1 温度的影响
老化的可能因素，高分子材料的老化 构的分子间作用力包括离子键力、金
温度升高，高分子链的运动加
36 World Plastics 2012 Vol．30 No．1
剧，一旦超过化学键的离解能，就会 引起高分子链的热降解或基团脱落， 目前高分子材料的热降解有大量文献 报道[8- 9]；温度降低，往往会影响材料 的力学性能。与力学性能密切相关的 临界温度点包括玻璃化温度 Tg 粘流 温度 Tf 和熔点 Tm，材料的物理状 态可划分为玻璃态、高弹态、粘流 态。在临界温度两侧，高分子材料的 聚集态结构或高分子长链会产生明显 的变化，从而使材料的物理性能发生 显著的改变。橡胶属于高度交联的、 非晶聚合物，使用环境应保证其处于 高弹态下，使用温度须高于玻璃化温 度、低于粘流温度及分解温度；纤维 是高度结晶的高分子材料，要求使用 温度远低于熔点 Tm，以便于熨烫； 对于结晶型塑料，玻璃化温度 Tg< 使用温度 < 熔点 Tm ，但对于非晶 塑料，使用温度须小于玻璃化温度 Tg 约 50～75℃[10]。
高分子材料的老化研究
Aging studies of macromolecule
■周 勇
摘要：本文介绍了由高分子材料老化引起的外观、物理性能、 力学性能、电性能的变化；分析了引起高分子材料老化的内在 因素和外在因素，例如化学结构、物理形态、立体规整性、分 子量及其分布情况、金属杂质、温度、湿度、氧气、光照、化 学介质、生物等；阐述了自然环境老化实验、人工加速老化实 验、耐候性实验、热老化实验、湿热老化实验、臭氧老化实 验、盐雾腐蚀实验、耐寒性实验、抗霉实验等老化评价方法和 物理性能、力学性能、微观分析、耐久性能以及系统分析技术 等老化性能评价指标；并对热老化预防措施、湿热老化预防措 施、氧老化预防措施、光老化预防措施以及生物老化预防措施 进行了展望。 关键词：老化现象；老化因素；老化性能评价；防老化措施
2.2.4 光老化
聚合物受光的照射，是否引起分 子链的断裂，取决于光能与离解能的 相对大小及高分子化学结构对光波的 敏感性。由于地球表面存在臭氧层及 大气层，能够到达地面的太阳光线波 长范围为 290nm ～4300nm 之间，光 波能量大于化学键离解能的只有紫外 区域的光波，会引起高分子化学键的 断 裂 。 例 如 ， 紫 外 波 长 300nm ～ 400n m ，能被含有 羰 基及 双 键 的聚 合 物吸收，而使大分子链断裂，化学结 构改变，而使材料性能变差；聚对苯 二甲酸乙二醇酯对 280nm 的紫外线 具有强烈吸收，降解产物主要是 CO、 H、CH；只含有 C- C 键的聚烯烃对 紫外线无吸收，但在存在少量杂质的 情况下，如羰基、不饱和键、氢过氧 化基团、催化剂残基、芳烃和过渡金 属元素，可以促进聚烯烃的光氧化反 应[11]。
构有密切关系，化学结构的弱键部位 加工、贮存和使用过程中，由于受到 料长久使用后发生失光 、粉化、气
论 容易受到外界因素的影响发生断裂成 光、热、氧、水、高能辐射、化学以 泡、剥落等。老化现象归纳起来有下
及生物侵蚀等内外因素的综合作用， 列四种变化[4]：
为自由基。这种自由基是引发自由基
坛 高分子材料的化学组成和结构会发生 1.1 外观的变化
生相应改变。
环境应力开裂、溶裂、增塑等物
理变化，是高分子材料的化学介质老
化的典型表现。当双向受力的聚合物
表面存在少量的非溶剂的液体介质
时，会出现微小的裂纹或银纹，称为
环境应力开裂，这种表面现象是在化
学介质的增塑和材料表面应力集中作
用下，材料局部地方的表面应力超过
其屈服应力的结果。在某些场合，环
境应力开裂可借助改变聚合物的结晶
Abstract： The paper demonstrated the changes of surface, physical properties, mechanical properties, electrical properties caused by the aging of macromolecule; analyzed the internal factors and external factors inducing aging, such as chemical structure, physical morphology, stereo structure, molecular weight distribution, metal impurities， temperature， humidity, oxygen, light, chemical mediator, biological factors and so on; explained the aging evaluation method, such as the natural aging test, artificial aging test, weather resistance method, heating aging experiment, hydrothermal aging test, ozone aging test, salt fog test, cold resistant test and anti- fungus test; introduced the aging performance evaluation index on the physical properties, mechanical properties, microanalysis, durability and systematic analysis technology; inferred the future trend of preventive measures on heating aging, hydrothermal aging, oxidative aging , photo aging and biological aging Key Words： aging phenomenon； aging factors； aging performance evaluation；aging preventive measures