康阜新材料为您分析高分子材料的老化
- 发布时间：2019-08-12 08-12 16:46 作者：康阜新材料
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当今，高分子材料已在航空、汽车、船舰、基础构建、军用品等不同领域有着越来越广泛的应用，然而,高分子材料在加工、贮存和使用过程中，在光、热、水、化学与生物侵蚀等内外因素的综合作用下，发生老化现象，从而部分丧失或丧失其使用价值。老化已成为一个亟需解决的问题，其实际造成的危害非常严重，尤其是在苛刻环境条件下，常导致设备过早失效、材料大量流失，不但在经济上受到很大损失，导致资源的浪费，甚至因材料的失效分解造成对环境的污染。
一．老化的简介
高分子材料，尤其是含有大量不饱和C=C双键的橡胶及橡胶制品，在贮存、加工或使用过程中，在热、光、氧、臭氧、机械力或重金属离子等外在环境因素的影响和作用下，引起分子链的降解或交联，不仅材料表面会出现斑点、失光变色、产生裂纹等，而且材料的性能逐渐变差，会变软发黏或变硬发脆，这种现象称为高分子材料的老化。
老化通常有以下四种现象，分别为：
1.变软发粘（天然橡胶老化，橡皮筋、乳胶管、乳胶手套）
2.变硬变脆（大部分合成胶的老化，轮胎胎侧、胎面）
3.变色及龟裂（臭氧老化及光氧老化，雨刷条）
4.发霉及粉化（潮湿环境，生物老化）
二．老化的原因
老化的原因有很多，通常分为内在原因和外部原因。
1.内在原因，即为决定因素，分为以下几点：
（1）链节结构：橡胶的基本结构如天然橡胶的单元异戊二烯，存在双键及活泼氢原子，所以易参与反应。
（2）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。
（3）硫化胶交联结构：交联键有-S-、-S2-、-SX-、-C-C-
交联键结构不同，硫化胶耐老化性不同。
（4）高分子材料配合组分及杂质：
材料中常存在变价金属，如Cu、Fe、Co、Ni 等。
2.外在原因，即为诱导因素，可作以下图表示意：
三．老化的机理
以聚丙烯PP为例，研究老化机理：
1.链引发
聚丙烯结构中的叔碳原子在光、热和氧的作用下极易生成自由基:
2.链传递
自由基自动催化生成过氧化自由基和大分子过氧化物，过氧化物分解又产生自由基，自由基又可和聚合物反应，使自由基不断传递，反应延续:
3.链终止
自由基相互结合生成稳定的产物，终止链反应:
四．老化的防护措施
高分子材料的防护措施可以从两方面考虑，分别为物理防护法和化学防护法。
1.物理防护法
原理：尽量避免高分子材料与外界老化因素接触。
2.化学防护法
原理：通过化学反应抑制老化反应进行。
五．结束语
随着高分子材料应用的深入，对它的耐老化性能要求越来越高，而高分子材料耐老化性能的影响因素很多，需要从自身结构及外部环境进行综合考虑，有选择性的添加助剂的同时，也要合理地选择加工方式，最大限度的提高耐老化性能。
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