湘潭大学高分子材料高分子材料的稳定与降解
湘大高分子材料考试要点总结(带答案)
1. 分类、命名、中英文互称五大通用塑料的名称和缩写。
PE\PP\PS\PVC\ABSLDPE HDPE LLDPE UHMWPE CPE(氯化聚乙烯)EV A(e thylene v inyl a cetate copolymer乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)EVOH(E thylene v inyl alcohol copolymer乙烯-乙烯醇共聚物)PVOH(p oly v inyl alcohol聚乙烯醇，或PV A)aPP(atactic PP无规) sPP(syndiotactic PP间规) iPP(isotactic PP等规) mPP(茂金属PP) CPVC(氯化聚氯乙烯C hlorinated) PVDC(聚偏氯乙烯)UPVC(U nplasticized p olyvinyl c hloride无增塑PVC,也称RPVC硬质PVC)DOP(D i o ctyl p hthalate邻苯二甲酸二辛酯,简称二辛酯,是一种常用的塑化剂)DBP(D i b utyl p hthalate邻苯二甲酸二丁酯,增塑剂、软化剂)GPPS(General Purpose Polystyrene,通用聚苯乙烯)sPS(间规聚苯乙烯) HIPS(高抗冲聚苯乙烯) EPS(E xpanded P oly s tyrene,可发性聚苯乙烯) ABS SAN(苯乙烯-丙烯腈共聚物) AS(丙烯腈-苯乙烯树脂) PMMAPF(P henol-F ormaldehyde,酚醛树脂)AF(A nimo resins,氨基树脂F ormaldehyde甲醛)EP(Ep oxy Resin,环氧树脂)UP(u nsaturated p olyester,不饱和聚酯)PU(p oly u rethane,聚氨酯)聚氨酯是由多异氰酸酯（常用的是二异氰酸酯）与多元醇（包括含羟基的低聚物）反应生成的。
几种常用的二异氰酸酯：MDI(Diphenyl m ethane di isocyanate二苯甲烷二异氰酸酯)TDI(T oluene di isocyanate甲苯二异氰酸酯)TPU(T hermo p lastic poly u rethanes,热塑型聚氨酯)RIM(R eaction I njection M olding,反应注射成型)五大工程塑料的名称和缩写。
高分子材料的生物降解性与应用研究
高分子材料的生物降解性与应用研究在当今社会，高分子材料已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从塑料制品到合成纤维，从医疗设备到包装材料，高分子材料的应用无处不在。
然而，随着其广泛使用，环境问题也日益凸显。
传统的高分子材料往往难以降解，给环境带来了沉重的负担。
因此，研究高分子材料的生物降解性具有重要的意义。
高分子材料的生物降解，指的是在微生物、酶等生物因素的作用下，高分子材料发生化学结构的变化，最终分解为小分子物质的过程。
这一过程涉及到复杂的生物化学反应和物理作用。
影响高分子材料生物降解性的因素众多。
首先是材料的化学结构。
例如，聚酯类高分子材料由于其酯键容易受到水解和酶解的作用，通常具有较好的生物降解性；而聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类材料，由于其化学结构稳定，生物降解性较差。
其次，材料的分子量和分子量分布也会产生影响。
一般来说，分子量较低的高分子材料更容易被微生物攻击和降解。
此外，材料的结晶度、表面粗糙度等物理性质也在一定程度上决定了其生物降解的难易程度。
目前，常见的可生物降解高分子材料主要包括天然高分子材料和合成高分子材料两大类。
天然高分子材料如淀粉、纤维素、蛋白质等，本身就来源于自然界，具有良好的生物相容性和生物降解性。
以淀粉为例，它可以与聚乙烯等传统塑料共混，制成可生物降解的复合材料。
合成高分子材料则是通过化学合成方法制备的具有可生物降解性的材料，如聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等。
聚乳酸是一种具有良好性能的可生物降解材料，其强度高、透明度好，在包装、医疗等领域有着广泛的应用。
高分子材料的生物降解性在多个领域都有着重要的应用。
在医疗领域，可生物降解的高分子材料被用于制造手术缝合线、药物缓释载体等。
手术缝合线在伤口愈合后无需拆除，能够自行降解；药物缓释载体可以控制药物的释放速度，提高治疗效果。
在农业领域，可生物降解的塑料薄膜可以替代传统的塑料薄膜，减少土壤污染。
这种薄膜在使用一段时间后会自然降解，不会对农田造成长期的危害。
高分子材料的热稳定性研究
高分子材料的热稳定性研究论文题目：高分子材料的热稳定性研究摘要：高分子材料在许多工业和科学领域中具有重要的应用。
然而，高分子材料的热稳定性是其应用限制的主要因素之一。
本论文旨在综述高分子材料的热稳定性研究，包括热分解机理、热稳定剂的作用机理、评估方法以及提高高分子材料热稳定性的策略。
通过深入了解高分子材料的热稳定性，可以为高分子材料的合成和应用提供参考和指导。
关键词：高分子材料，热稳定性，热分解机理，热稳定剂，评估方法，策略第一部分：引言高分子材料由聚合物组成，具有可塑性、可加工性、低成本和多功能特性，广泛应用于塑料、橡胶、纤维和涂料等诸多领域。
然而，高分子材料在高温条件下容易发生分解、降解和失效，这限制了其进一步发展和应用。
高分子材料的热稳定性研究对于提高其热稳定性、增强其耐热性和延长其使用寿命具有重要意义。
本论文将综述高分子材料的热稳定性研究，为高分子材料的设计合成和应用提供理论支持和实践指导。
第二部分：热分解机理热分解是高分子材料失去热稳定性的主要途径之一。
在高温条件下，高分子材料的键能会降低，分子链的键断裂和脱去基团的反应会加速，从而导致材料的分解。
热分解可以通过研究反应动力学参数和反应产物的分析来揭示其机理。
常见的热分解机理包括自由基链式反应、热裂解、催化裂解等。
了解热分解机理对于设计和合成高分子材料具有重要意义。
第三部分：热稳定剂的作用机理热稳定剂是通过抑制或延缓高分子材料的热分解反应来提高其热稳定性的添加剂。
热稳定剂的作用机理主要包括氣相稻草反应、自由基消除反应、金属螯合作用、酸或碱中和作用等。
深入了解热稳定剂的作用机理有助于更好地选择和设计热稳定剂，提高高分子材料的热稳定性。
第四部分：评估方法热稳定性的评估是研究高分子材料热稳定性的基础。
常见的评估方法包括热失重分析（TGA）、热差示扫描量热法（DSC）、热氧化试验（HOT）等。
这些方法可以用来确定高分子材料的热分解温度、热分解速率和热稳定性指标等。
高分子材料的热稳定性及其改性研究
高分子材料的热稳定性及其改性研究高分子材料是一类由重复单元构成的大分子化合物，具有广泛的应用领域。
然而，在高温条件下，高分子材料容易发生热分解、氧化或机械性能下降等问题，从而限制了其应用范围。
因此，热稳定性是高分子材料面临的一个重要挑战。
目前，研究人员通过改性技术提高高分子材料的热稳定性，以延长其使用寿命和提高性能。
改性方法包括填充剂增强、添加稳定剂、改变分子结构等。
以下是对高分子材料热稳定性及其改性研究的深入探讨。
首先，填充剂增强是一种常见的改性方法。
填充剂可以提高高分子材料的热稳定性，使其能够抵抗高温下的热分解和氧化。
常用的填充剂包括氧化铝、无机纳米颗粒和纤维素等。
这些填充剂具有高热导率和稳定性，可以吸收和分散热量，从而减缓高分子材料的热分解速度。
其次，添加稳定剂也是提高高分子材料热稳定性的有效方法。
稳定剂可以通过吸收热量、中和酸性物质、捕获自由基等方式来减缓高分子材料的热分解反应。
常用的稳定剂包括酚类、胺类和光稳定剂等。
这些稳定剂可以与高分子材料发生反应，形成稳定的化合物，从而提高材料的热稳定性。
此外，改变高分子材料的分子结构也可以提高其热稳定性。
通过调整分子链的长度、分支度和分子键的强度等参数，可以改变高分子材料的热稳定性。
例如，引入交联结构可以增强高分子材料的热稳定性，使其能够抵抗高温下的热分解反应。
此外，引入含氮或含硅等元素的官能团也可以改善高分子材料的热稳定性。
最后，需要注意的是，高分子材料的热稳定性与其使用条件密切相关。
不同的应用环境可能对高分子材料的热稳定性有不同的要求。
因此，在实际应用中，需要根据具体的使用条件选择合适的改性方法，以提高高分子材料的热稳定性。
总之，高分子材料的热稳定性及其改性研究是当前材料科学领域的一个重要研究方向。
通过填充剂增强、添加稳定剂、改变分子结构等方法，可以有效提高高分子材料的热稳定性，扩大其应用范围。
随着科学技术的不断进步，相信未来会有更多创新的改性方法出现，为高分子材料的热稳定性提供更多解决方案。
高分子材料的稳定与降解聚合物降解各论课件.ppt
* 实验发现，取向对PVC的光氧化有重要影响。 拉伸取向后的样品在太阳光紫外线（波长大 于300nm）照射下生成的羰基比未拉伸样品 多得多。
原因：PVC拉伸过程中形成了一种构象，有利 于自由基从分子链上夺取氢原子。
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一般认为PVC脱HCl是“开拉链”反应： 要使PVC颜色发黄，至少需要连续7个共轭双 键结构。从大分子上依次除去HCl将不断增 加剩余链的共轭能，使下一步脱氯化氢所需 的活化能降低，容易形成多烯链。
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实际上，PVC降解时，同时进行多种化学反 应：分解脱HCl；氧化断链与交联；少量的 芳构化过程。
聚氯乙烯分解的HCl具有自催化作用：
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热失重研究表明，PVC的分解分两阶段进行：
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PVC脱HCl时，生成多烯结构，同时由于交 联和环化，其相对分子质量增加。
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（2）PVC脱HCl的机理： 聚合物分子链上的非正常结构（支化、氯代 烯丙基团、含氧结构、端基、头－头结构等） 引发了脱HCl反应。 含氯模型化合物的稳定性：
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PVC分解脱HCl的机理： （i）自由基机理：
证据： 过程： 在某个稳定性较差的位置无规的引发C－Cl 键断裂反应，生成大分子自由基，随后脱除 HCl。
(iii) 分子机理：
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湘潭大学10年研究生高分子试卷(最终)
2010年高分子试卷一．名词解释1. 诱导分解：自由基向引发剂转移的反应为诱导分解。
自由基发生诱导分解反应将使引发剂的效率降低，同时也使聚合度降低。
2. 动力学链长：每个活性中心（自由基或离子）从产生到消失平均所消耗的单体数目3. 理想恒比共聚：r1=r2=1，即两自由基自增长和交叉增长概率完全相等，不论单体配比和转化率如何，共聚物组成与单体组成完全相等。
4. 竞聚率：是均聚和共聚链增长速率常数之比，r1=k11/k12，r2=k22/k21，竞聚率用于表征两单体的相对活性。
5. 环氧值：100g树脂中含有的环氧基摩尔数二．选择题1. 下列哪种物质不是聚合物（A）A. 葡萄糖B. 聚乙烯C. 纤维素D. 胰岛素2. 下列单体中哪一种最容易进行阳离子聚合反应（B）A. CH2=CH2B. CH2=CHOCH3C. CH2=CHClD. CH2=CHNO23. 单体含有下列哪种官能团时不能进行缩聚反应（D）A. ——COOHB. ——NH2C. ——COORD. ——COR4. 在乙酸乙烯酯的自由基聚合反应中加入少量苯乙烯，会发生（B）A. 聚合反应加速B. 聚合反应停止C. 相对分子量降低D. 相对分子量增加5.下列的叙述对缩聚反应的官能度f来说不正确的是（D）A.官能度是根据官能团来确定的B.官能度数和官能团数并非完全一一对应C.在缩聚反应中，不参加反应的官能团不计算在官能度内D.无论反应的对象和条件如何，一种单体的官能度是固定的三．填空1. 自由聚合的单体有乙烯、聚乙烯、醋酸乙烯、和甲基丙烯酸甲酯等。
2. 逐步聚合实施方法有熔融缩聚、溶液缩聚、固相缩聚、界面缩聚等几种。
3. 自由基聚合体系中“双基终止”是指偶合终止和歧化终止。
4. 阴离子聚合的引发体系有碱金属、有机金属化合物和其他亲核试剂。
5. 根据共聚物/大分子链中单体单元的排列顺序，共聚物分无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物四类。
《高分子材料的稳定与降解》教学大纲
《高分子材料的稳定与降解》教学大纲《高分子材料的稳定与降解》教学大纲一、课程基本信息课程名称（中、英文）：《高分子材料的稳定与降解》(Stabilization and Degradation of Polymer Materials)课程号（代码）：300011030课程类别：选修课学时： 48 学分：3二、教学目的及要求高分子材料的降解是高分子在光、氧、热和生物等外界条件的作用下，内部分子结构发生变化，导致其物理化学性质和力学性能逐渐变差的过程，是材料不可避免的客观规律。
高分子材料的降解及其稳定化是高分子材料科学中一个日益受到重视的课题。
从应用的角度，研究高分子材料降解的机理和规律，并利用其保持某些高分子材料在使用过程中的稳定，或促进某些高分子材料在使用过程中或使用后的降解，对于高分子材料充分发挥效率，节约能源，保护环境，都是非常有益的。
本课程主要讲授各类高分子材料在实际应用过程中降解的机理、规律及检测手段等基本知识、基本概念和重要研究方法等，同时涉及高分子材料及制品的稳定与降解在工业、农业、航天、环境及医药等众多领域中的应用。
本课程涵盖了高分子材料在加工、贮存和使用、再生利用等过程中涉及稳定与降解的多个方面的问题。
使学生认识高分子材料降解的本质、规律，以及不同材料的稳定与降解在各个领域的实际应用。
对毕业要求及其分指标点支撑情况：（1）毕业要求 1，分指标点1.4和1.5；（2）毕业要求2，分指标点2.1，2.2, 2.3，2.4和2.5；（3）毕业要求3，分指标点3.1, 3.3和3.4；（4）毕业要求6，分指标点6.1和6.2；三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并红字方式注明重点难点）第一章绪论（2学时）简要介绍高分子材料降解的定义，导致其降解的因素，并简要介绍高分子材料的稳定化、高分子材料的再生及可降解高分子材料的基本概念。
使学生对本课程的学习内容和学习方法建立整体概念。
要点：课程学习的目的、方法、要求高分子材料降解的定义、特点导致高分子材料降解的内外因高分子材料稳定化的必要性和可能性高分子材料的再生和可降解高分子材料简介第二章高分子材料降解与稳定化的基本原理（7学时）介绍热、光、氧、臭氧、生物等诸多环境因素造成高分子材料降解的机理。
高分子材料的稳定与降解 第三章 聚合物降解各论1
推论二：聚烯烃中存在能吸收太阳光的物 质或基团，特别是含氧基团。如：羰基、 氢过氧化物等。
理由：C—C键不能吸收波长大于190nm的光， 而太阳辐射至地球表面时，波长>280nm；但工 业聚烯烃在阳光照射下很快变脆。
现已证明：氢过氧化物（ROOH）是光降解 的重要引发剂。
聚烯烃的降解和稳定性与聚合物的结构有关。
过氧化物常用来引发对烯烃的改性反应，但 同时大分子自由基会引起复杂的副反应：
聚丙烯倾向于发生β断裂导致降解，聚乙烯 则倾向于发生交联。
Yu的实验证明：在过氧化物的作用下，PP 的降解作用超过了PE的交联作用；在辐照的 作用下，PE的交联作用大于PP的降解作用。
Braun的实验证明：在PE/PP合金的熔体中， PP和PE的反应是互不相干的。不形成PP和 PE的接枝共聚物。仍然为两相体系。
在光氧化的聚丙烯中，氢过氧化物浓度比氧 化的聚乙烯中高很多。
聚丙烯氢过氧化物的光解过程中，主要的挥 发产物是水，还包括少量的乙烷、乙烯、丙 烷、丙烯等。
实验研究：γ射线对聚丙烯氧化和物理性能的 影响。
（2）聚丙烯的热降解 无氧条件下，聚丙烯热裂解的敏感性比聚乙烯 大3.5倍。 有氧条件下，聚丙烯热裂解比聚乙烯大约30倍。 聚丙烯的热分解遵循无规断链机理：
主要聚烯烃的光氧化稳定性与它们的热氧化 稳定性顺序相同。
二、聚烯烃的降解
1. 聚乙烯
（1）聚乙烯的光降解 不存在氧时，纯聚乙烯对紫外光的作用相当稳定。 商品聚乙烯的耐候性决定于在样品表面发生的光氧 化反应。光氧化反应的由杂质或羰基的存在引起。
现象：在空气中紫外线照射聚乙烯膜会引起氧的吸 收及一系列反应。
有氧存在时，自由基的反应必然导致生成氢 过氧化物，将促进聚合物的降解。
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例：聚氯乙烯(PVC) H
（C H
H C ）n Cl
虽然—Cl 极性强，但PVC主链上不对称的氯原子易与 相邻的氢原子发生脱HCl 反应，并且双键旁的C—Cl 键受到 活化，更易脱HCl 。
影响PVC热稳定性的因素有：
(1) T：随着温度升高，PVC树脂的热降解大大加速。 (2) O2：氧加速了PVC树脂的热降解 (3) 光：加速了PVC树脂的热降解。 (4) 分子量： 随PVC树脂型号增高（即相对分子质量变
小），热稳定性变差。 (5) HCl：脱出的HCl会加速PVC的降解（自催化现象）。
稳定剂测试
2.热稳定剂的种类及选择
材料耐高温的指标：
温度 — 时间 — 环境 — 性能
主要特征：
形态上（机械的） 化学上（热的）
双重稳定性
为提高聚合物的耐热性和热稳定性
选择具有高键离能的高分子主链结构 提高聚合物的玻璃化温度或熔融温度的途径 改变聚合物的结构
聚合物热降解与化学结构的关系
聚合物的热分解特性 热稳定性和链节结构 分子结构和稳定性 交联和热稳定性
（1）加工过程中必然混入的少量杂质； （2）添加剂等物质。
多数杂质会加快聚合物的降解。
（二）外因
1. 热、温度和热氧的影响：
热使聚合物断链，形成自由基（可逆、双向）
热氧作用使聚合物交联或降解，最终使材料性能 下降。
2. 光的影响
3. 氧和臭氧的影响：
氧易在热、光作用下使聚合物降解。 臭氧对不饱和键（如橡胶）的破坏极为严重。
聚合物结构与耐热性的关系
增加高分子链的刚性 提高聚合物的结晶性
链的对称性 链的规整性 分子间能形成氢键
–进行交联
耐热聚合物的分类
主链含芳环的碳链聚合物
聚苯、聚二甲苯
杂链聚合物
聚苯醚、聚苯甲酰胺、聚芳砜、聚苯硫醚
杂环聚合物
聚酰亚胺、聚苯丙噁唑、聚苯丙咪唑等
梯型聚合物
碳纤维
元素有机聚合物和金属有机聚合物
聚丙烯晴纤维的芳构化
聚苯醚 改性聚苯醚
聚苯硫醚
[
S]n
聚醚醚酮
[O
O
O
C
]n
聚苯硫醚酮 [
O
C
CF3
S]n
含氟侧基聚芳
醚酮
[O
O
O
C
]n
氟醚橡胶
硅橡胶
R [ Si O
R
R
Si O ]n R
氟硅橡胶
R
R
[ Si
O ]m[ Si
CH2CH2CF3 R
O ]n
CH3
耐氧化性聚合物的结构特征
大分子主链饱和、线型
通过化学改性消除不饱和聚合 物的不饱和键
含杂原子结构
氧、硫、氮
氯原子对氢的取代 庞大的侧基 全芳族或芳杂环结构 梯型聚合物 无机主链结构
耐氧化性聚合物的设计与制备
新型结构 化学改性 使用稳定剂防止热氧化
耐高温聚合物的分类及主要特征
（7）支化度的影响：
支化度增加，分子链中的薄弱环节也增加，Байду номын сангаас容易发生 降解。
2. 聚合物的聚集状态
非晶聚合物材料稳定性小于结晶聚合物材料。 原因：非晶材料密度小 (高分子链排列不规则），易
被氧、水、化学物质渗透、降解。
1.辐照 2.压塑 3.压塑、退火 4.结晶聚乙烯
3. 聚合物中的杂质
聚合物中的杂质分两类：
（1）组成不同、降解情况不同
（2）活性基体可能是降解的主要内因
（3）活泼氢更容易被夺取 （4）头-头（尾-尾）结构的聚烯烃更易成为活性点。 （5）分子量变化的影响：
分子量的变化使其内部不规则的结构增加，造成稳定性 下降。反之，若不规则结构减少，则稳定性增加。
（6）分子量分布的影响：
分子量分布宽，则稳定性下降。
4. 水和潮湿的影响：
对水溶性成分的溶解、抽提； 水解、断链。
5. 其它因素的影响：
微生物的影响； 其它生物的影响； 加工过程中各种因素的影响。
各种外因往往协同作用。
第三节 聚合物稳定化的必 要性和可能性
一、从聚合反应和改性着手
1. 选择合适的聚合方法； 2. 选择引发剂及其合理用量； 3. 聚合工艺的调整； 4. 消除不稳定端基； 5. 减少聚合物中杂质； 6. 共聚或共混改性。
天然材料：棉、麻、丝等； 热固性材料：酚醛、玻璃钢等； 热塑性材料：聚苯乙烯、聚丙烯；其它工程 塑料。
2. 降解的微观表现
与宏观的力学、物理性能变化的关系
3. 高分子材料的性能确定其用途
体积性能：拉伸强度、压缩强度、伸长率等； 表面性能：光学性能等。
二、导致聚合物降解的因素
（一）内因 1. 聚合物的组成及其链结构。
Polymer 在使用中有哪些问题？
老化、降解 易燃烧 环境污染，“白色污染”
聚合物老化降解现象
易燃
2009年2月9日晚8时许，中央电视台新址 附近的烟花表演结束后，北配楼外部装饰 板着火。 1名消防队员牺牲、6名消防员和2名施工人 员受伤。建筑物过火过烟面积2.1万平方米， 造成直接经济损失1.64亿元
CH3
改
[ Si R [ Si O ]x ]n R=
性 硅
CH3
CH3
橡
胶
R
CH3 CH3 R
Si
R2
[ Si R
N
N
Si
CH3 CH3
Si O [Si O ]x]n
R
R2
二、从改进成型加工着手
预处理； 优良的加工机械和合理的加工温度； 冷却速度； 后处理。
三、添加各种稳定剂
一、热稳定剂
主 要 针 对 PVC 、 氯 醚 橡 胶 （ 聚 环 氧 氯 丙 烷 ） 、 POM等，但机理不同。 1.不稳定机理
主要是聚合物本身，即分子结构。 一般主链上C—C 键键能受侧链取代基和原子的影 响：分布规则且极性大的取代基能增加主链C—C键键 能，提高聚合物稳定性；而不规整的取代基降低聚合物 的稳定性。
2. 特点：
1. 不可避免，不可逆的过程。 2. 时间尺度上相对较短。
二、研究高分子材料稳定与降解的意义
1. 充分延长材料的使用寿命 2. 使废弃聚合物材料加快降解，回归自然。
第二节 聚合物降解现象和 导致降解的因素
一、聚合物降解现象
1. 聚合物（天然、合成）的降解，贯穿于 其加工、贮存和使用的整个过程中。
2010年11月15日上海静安区高层住宅 大火，工人在焊接时四溅的火花引燃 了泡沫等易燃物。事故已造成58人遇 难， 70人受伤，另有40余人失踪
白色污染
一、高分子材料老化（降解）的概念及其特点
1. 老化（降解）的概念
高分子材料在加工、贮存、使用过程中，物理化学性质和力学性质 会逐渐变差，称为老化，或降解。p1