探討老化機理研究玉高分子材料的環境進展_《中國化工貿易》2014年01期

　　注：本文摘自《中國化工貿易》2014年01期，作者：陳言臣

　　【摘要】:現如今，高分子材料在日常生活中應用十分廣泛，而影響高分子材料的環境因素較多，如光、電、氧、水等。如何延緩高分子材料的老化，延長高分子材料的使用壽命備受科學界的關注和重視。本探討主要圍繞影響高分子材料的環境行為，高分子材料老化的表現，如何降低高分子材料的老化機理及現階段高分子研究發展動態上，使人們對高分子材料有進一步的了解。

　　【關鍵詞】:高分子材料、高分子的環境因素、老化變現、老化機理、高分子材料的研究進展
 

　　所謂的高分子材料就是相對分子量較高的化合物構成的材料。早在人類文明發展開始階段，高分子材料就被人們充分利用，利用蠶絲織布，用秸稈、木材造紙等；高分子材料發展歷史之久遠，而發展至今——高科技時代，高分子材料在人們日常生活中更是比比皆是，如橡膠、塑料、涂料、纖維等。然而影響高分子材料的環境因素有很多，如日光照射，溫濕度，外部機械受力等，這些都不同程度導致了高分子材料的老化，縮短了使用壽命，雖然科學研究領域在高分子材料上有了實質性的進步和一定的效果，如各種光穩定劑，抗氧化劑等產品，但這些也只能延緩高分子材料的使用壽命，仍不能完全杜絕高分子材料的老化，迄今高分子材料老化問題仍是科學界無法攻克的難題。
 

　　一、影響高分子材料老化的環境因素

　　1.空氣中氧對高分子的影響

　　氧無處不在，而且屬于極活潑氣體，在高分子材料表面受到太陽光照射后極易發生氧化反應，像我們平時看到的銅綠，所謂的銅綠就是銅在光的照射下發生氧化反應而形成表面的一層保護介質。這樣的現象還有很多，并且為無法避免不可逆的，然而高分子材料和我們息息相關，在日常的加工、運輸、使用過程中都不可避免的接觸氧，所以氧也是導致高分子材料老化的主要因素。

　　2.水和電對高分子材料的影響

　　由于高分子材料的分子內部結構特殊，含有一種親和水性很好的物質，在高分子材料遇到水后易破壞分子結構而易被水解；高分子內部的組織鍵對電的反應更加敏感，一旦接通電源，分子就形成了大量不規則運動而劇烈反應，有效的破壞了分子弱鍵，導致高分子材料失效電解游離。

　　3.太陽光對高分子的影響

　　目前太陽光是影響高分子材料老化的主要原因，而且是不可避免的，太陽光中含有大量的紫外線，是最容易被高分子材料中的醛基和酮基所吸收，從而產生復雜的化學反應；另一部分太陽光中的紅外線，紅外線接觸高分子材料后，使得高分子材料吸收溫度迅速上升，這就加劇了高分子材料的熱老化性，從而降低了使用壽命。

　　4.外部作用——機械力對高分子材料的影響

　　高分子材料在使用過程中不可避免的接觸外部因素作用，外部作用在一定程度下導致了高分子材料的老化進程。例如汽車輪胎，它屬于高分子材料橡膠，橡膠的突出特點是分子鏈柔性好，在外部車輪和車承載力的作用下，易發生較大程度的變形，由于它特殊的分子原理可迅速恢復，如果長時間施加機械力，橡膠內的分子鏈受到破壞發生變形導致龜裂，加速了高分子材料的老化過程。
 

　　二、高分子材料老化的具體表現

　　高分子材料老化顧名思義就是通過外部作用破壞了高分子內部結構，分子量變小，生成新的物質或發生降解的過程。一般分為物理老化和化學老化，物理老化可逆轉比較好恢復，例如，一些高分子材料在外部壓力作用下產生變形，但去除外力后即可恢復原狀。還有一些高分子材料受潮后絕緣性降低，表現為失效，但干燥后即可利用�；瘜W老化就較復雜了，它是高分子內部鍵和鍵之間發生的不可逆現象，較能控制和恢復。老化后的材料強度降低、韌性、穩定性、耐熱性及顏色等各方面都出現不同程度的破壞和降低，影響其正常使用功能。高分子材料老化外觀主要表現為顏色變淡，出現斑點、龜裂、粉化等現象；內部老化則表現為水解、電解、沖擊強度、抗拉強度等減低，從而達到高分子材料的疲勞極限，喪失其使用價值。
 

　　三、緩解老化的具體措施

　　現階段，研究高分子材料老化和抗老化問題是一個實際關鍵性問題，由于高分子材料內部結構比較復雜，反應條件成熟，反應機理無法避免，所以對高分子研究領域內還無法真正杜絕其老化現象，只能對老化做輔助性的延緩作用，從而增加高分子材料的使用壽命。

　　1.物理防護措施

　　物理防護就是應用外部因素影響高分子的作用，它可以完全控制一般的物理老化，對實質性的化學老化起到一定的延緩作用。例如，常年暴曬和雨淋的大棚塑料薄膜，經日照后分子受熱發生氧化，促使透明度降低，薄膜脆化，如何延長塑料薄膜的使用壽命，增大農民的經濟效益，人們利用在薄膜上覆蓋草柵，降低塑料薄膜和日光接觸時間，從而達到了延長塑料壽命的目的。其次，在高分子材料中加一種延緩劑、防老劑來增加抗老化機理。例如，機械設備一般都是用機械材料（鐵、銅、鋼等）通過鍵槽連接組成的一個具有規范運動的主體，但因長期暴露在空氣中，設備表面經�？吹戒P跡斑斑，影響了設備的美觀，人們就針對此現象發明了油漆，油漆涂在設備表面有效阻止了設備與空氣接觸的面積，起到了使之無法氧化的目的。像運用物理方法保護高分子材料老化的現象還有很多，它成本低實施簡單，現已被人們廣泛利用。

　　2.改變高分子本身易老化的特點

　　引起高分子材料老化的最主要原因是其本身的弱鍵或不飽和雙鍵，由于分子內部存在弱鍵、不飽和鍵使得高分子材料特別不穩定，易于和空氣中的氫鍵氧鍵發生反應生成新的物質，如改變其不穩定鍵使之成為飽和鍵，那它抗老化性就大大增加。例如橡膠中的碳-碳鍵極易與空氣發生臭氧老化和光氧老化。針對這一現象，在橡膠中加入氯原子鍵，氯原子鍵有很好的吸附電子基功能，從而提高了橡膠的抗老化性。舉一反三，像這種在高分子材料中加入鍵基減少支鏈使其穩定，也是我們提高抗老化的有力措施。
 

　　四、結束語

　　隨著現代科技的進步和經濟領域的復蘇，高分子材料的應用越來越廣泛，對高分子材料的研究備受關注，對有效的降低高分子材料的老化性，合理的提高使用壽命是我們面臨的首要任務，雖然我們在不同領域取得了一些成績，但面對復雜浩瀚的高分子老化技術方面我們還需要再接再厲，同時也是對我們科技領域的巨大挑戰，我們對探究高分子領域的研究追求永無止境。
 

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