高分子材料老化現象的外在因素

時(shí)間：2021年10月15日 點(diǎn)擊量：1248

高分子材料老化現象的外在因素
1、溫度的影響
溫度升高，高分子鏈的運動(dòng)加劇，一旦超過(guò)化學(xué)鍵的離解能，就會(huì )引起高分子鏈的熱降解或基團脫落，目前高分子材料的熱降解有大量文獻報道；溫度降低，往往會(huì )影響材料的力學(xué)性能。與力學(xué)性能密切相關(guān)的臨界溫度點(diǎn)包括玻璃化轉變溫度、粘流溫度和熔點(diǎn)， 材料的物理狀態(tài)可劃分為玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)。

2、濕度的影響
濕度對高分子材料的影響可歸結于水分對材料的溶脹及溶解作用，使維持高分子材料聚集態(tài)結構的分子間作用力改變，從而破壞材料的聚集狀態(tài)，尤其對于非交聯(lián)的非晶聚合物，濕度的影響極其明顯，會(huì )使高分子材料發(fā)生溶脹甚至聚集態(tài)解體，從而使材料的性能受到損壞；對于結晶形態(tài)的塑料或纖維， 由于存在水分滲透限制，濕度的影響不是很明顯。

3、氧氣的影響
氧是引起高分子材料老化的主要原因，由于氧的滲透性，結晶型聚合物較無(wú)定型聚合物耐氧化。氧首先進(jìn)攻高分子主鏈上的薄弱環(huán)節， 如雙鍵、羥基、叔碳原子上的氫等基團或原子，形成高分子過(guò)氧自由基或過(guò)氧化物， 然后在此部位引起主鏈的斷裂，嚴重時(shí)，聚合物分子量顯著(zhù)下降，玻璃化轉變溫度降低，而使聚合物變粘，在某些易分解為自由基的引發(fā)劑或過(guò)渡金屬元素存在下，有加劇氧化反應的趨勢。

4、光老化
聚合物受光的照射，是否引起分子鏈的斷裂取決于光能與離解能的相對大小及高分子化學(xué)結構對光波的敏感性。由于地球表面存在臭氧層及大氣層，能夠到達地面的太陽(yáng)光線(xiàn)波長(cháng)范圍為290～4300nm，光波能量大于化學(xué)鍵離解能的只有紫外區域的光波，會(huì )引起高分子化學(xué)鍵的斷裂。

例如， 紫外波長(cháng)300 ～400nm，能被含有羰基及雙鍵的聚合物吸收，而使大分子鏈斷裂，化學(xué)結構改變，而使材料性能變差；聚對苯二甲酸乙二酯對280nm 的紫外線(xiàn)具有強烈吸收，降解產(chǎn)物主要是CO、H、CH；只含有C-C鍵的聚烯烴對紫外線(xiàn)無(wú)吸收，但在存在少量雜質(zhì)的情況下，如羰基、不飽和鍵、氫過(guò)氧化基團、催化劑殘基、芳烴和過(guò)渡金屬元素，可以促進(jìn)聚烯烴的光氧化反應。

5、化學(xué)介質(zhì)的影響
化學(xué)介質(zhì)只有滲透到高分子材料的內部，才能發(fā)揮作用，這些作用包括對共價(jià)鍵的作用與次價(jià)鍵的作用兩類(lèi)。共價(jià)鍵的作用表現為高分子鏈的斷鏈、交聯(lián)、加成或這些作用的綜合， 這是一個(gè)不可逆的化學(xué)過(guò)程；化學(xué)介質(zhì)對次價(jià)鍵的破壞雖然沒(méi)有引起化學(xué)結構的改變，但材料的聚集態(tài)結構會(huì )改變，使其物理性能發(fā)生相應改變。
環(huán)境應力開(kāi)裂、溶裂、增塑等物理變化，是高分子材料的化學(xué)介質(zhì)老化的典型表現。

消除溶裂的方法是消除材料的內應力，在材料的成型加工后退火，有利于消除材料的內應力。增塑是在液體介質(zhì)與高分子材料持續接觸的場(chǎng)合，高分子與小分子介質(zhì)間的相互作用部分代替了高分子之間的相互作用，使高分子鏈段較易運動(dòng)，表現為玻璃化轉變溫度降低，材料的強度、硬度與彈性模量下降，斷裂伸長(cháng)率增加等。

6、生物老化
由于塑料制品在加工過(guò)程中幾乎都使用了各種各樣的添加劑，因而常常成為霉菌的營(yíng)養源。霉菌生長(cháng)時(shí)吸收了塑料表面和內部的營(yíng)養物質(zhì)并成為菌絲體，菌絲體又是導體， 因而使塑料的絕緣性下降，重量變化，嚴重時(shí)會(huì )出現剝落。霉菌生長(cháng)時(shí)的代謝物中含有有機酸和毒素，會(huì )使塑料的表面出現發(fā)粘、變色，變脆、光潔度降低等現象，還會(huì )使長(cháng)期接觸這種霉腐塑料的人染上疾病。

多糖類(lèi)天然高分子及其改性化合物通過(guò)與通用塑料的共混改性等手段可以加工成可降解的一次性薄膜、片材、容器、發(fā)泡制品等，其廢棄物可以通過(guò)自然環(huán)境中廣泛存在的淀粉酶等多糖類(lèi)天然高分子分解酶的介入，逐步水解成小分子化合物，并且最終分解成無(wú)污染的二氧化碳和水， 回歸生物圈?；谶@些優(yōu)點(diǎn)， 以淀粉為代表的多糖類(lèi)天然高分子化合物至今仍為可降解塑料的一個(gè)重要組成部分。

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