高分子材料老化机理及防治方法探讨

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　　摘    要：高分子材料随着当前科学技术的快速发展使其应用范围越来越广泛，生活工作中许多物品均由高分子材料构成，因而与人们的日常生活具有紧密关联。但在实际应用过程中，高分子材料面临老化问题，这会在一定程度上影响到物品的使用寿命。鉴于此，本文对高分子材料进行简要分析，并在该基础上探讨高分子材料的老化机理，并提出相应的防治措施。
　　关键词：老化机理;高分子材料;防治措施
　　1  前言
　　高分子材料主要是指经高分子化合物作为一个基本的单元所组成的聚合材料，具有分子量多散性分布以及分子量大等特性。根据其来源可以将高分子材料分为合成及天然高分子材料，合成高分子材料包括合成橡胶与纤维、塑料，属于非常常见的物质，而天然高分子材料主要包括天然纤维与橡胶等从动植物中直接提取并利用的高分子聚合物质。而高分子的老化则是指其在使用及存放中受到物理、化学等其他外部因素所致的性能变坏，为了避免及防止材料老化，则需明确其老化的机理，然后采取有针对性预防及治理措施。
　　2  老化机理分析
　　2.1  橡胶
　　橡胶在实际应用中会出现缓慢老化，老化后会改变原有的分子结构、化学及物理特性等，在直观上主要表现为颜色改变、失去弹性以及表面龟裂等。一般情况下，橡胶的老化是在光、热双重作用下发生，因橡胶内含有大量含氧基团会出现缓慢氧化反应，所以在氧化反应后会与其他的分子链产生交联反应，或者造成分子链裂解的出现，从而对橡胶分子结构造成破坏，最终将会出现橡胶材料的老化。而导致橡胶老化主要原因为橡胶中不饱和双键结构，该种双键会与低臭氧发生化合反应后而形成臭氧化合物，进而导致橡胶表面韧度降低、变硬以及臭氧龟裂等老化状况。
　　2.2  塑料
　　高分子材料中塑料作为其中最为常见的一种类型，且该种类型材料的老化可分为光氧及热氧，因而塑料的老化也包括两种形式。热氧老化属于游离基链式反应，主要是指在氧或热直接影响下塑料会进一步引发游离基，并且会形成游离基链，在此过程中会持续增长游离基，当终止游离基后便会造成老化。而另一种则是指在日光照射下塑料生成自由基会自动氧化反应，该种属于光氧老化，塑料在吸收光能后分子链处于激发态或断裂，均会造成自动氧化反应。
　　2.3  纤维
　　在多数的植物中均可提取到纤维，且因制作成本与工艺较低，因而是日常生活及工作中常用的高分子材料，在生物、建筑、造纸以及医药行业得到广泛应用。一般来说，纤维具有一定的弹性或者韧性，当纤维老化后极其可能改变其原本颜色，通常会变为黄色。同时在物理特性上纤维也会发生一定的变化，进而造成纤维物质的脆弱不堪，一碰便碎。纤维老化与自身组成分子特性具有一定的关系，在纤维中的基因通常较为活泼，在多种因素共同作用下基团会发生如水气、辐射以及臭氧等一系列氧化反应，活泼基团在发生氧化反应后便会断裂低分子保持聚合状态酞键，进而改变其纤维化学结构，同时纤维内部的羧基也将会逐步地转化为氨基、末端狡基以及二氧化碳等，慢慢地将会失去纤维的张力以及韧性。除此之外，酞键断裂后所产生的二氧化碳在释放中会变换纤维的颜色。多种因素会影响纤维老化，根据相关研究资料表明，加剧纤维老化主要因素为水热条件，也就是当空气潮湿度与温度升高均会加剧纤维老化的速度。
　　3  防治措施
　　3.1  联合应用多种类型高分子材料
　　对于不同类型的高分子材料而言，也具有不同的老化机理，通常将不同性质材料通过共硫或者共聚的方式组合在一起，最终便会形成复合型的高分子材料。该种类型的材料与传统单一高分子材料相比，其所具有的化学及物理特性更为齐全，同时也会增强其抗老化力。但该种方式在实际应用中的局限性较大，主要体现在如下几个方面：①技术突破;因不同高分子材料具有不同的特性，因而在聚合不同特性材料时难以提高其稳定性，难度高;②组成材料突破，多种不同类型的高分子材料在聚合时其所具有的特性具有随机性特点，同时在不同条件下所保留的高分子材料特性也不尽相同。
　　3.2  增加防老化剂
　　在实际应用中，防治高分子材料老化的方式为添加防老剂，其应用可显著地限制高分子材料的老化。防老化劑在应用功能上，其主要是在一定程度上遏制高分子材料老化中所出现的氧化反应进，高分子材料在氧化反应较慢或未发生氧化反应前提下，便不会生成各种破坏性的物质，进而便会延缓材料老化。通常情况下，在实际应用中较为常见防老剂包括抗氧剂、热稳定剂以及紫外线稳定剂等，因而若在加工高分子材料中加入一定量的防老剂，便可使其在实际应用中具备一定的防护各种有害离子能力，进而起到防治老化目的。
　　3.3  应用防老化涂层
　　对高分子材料最为直接且简单的方式为合理地应用防老化涂层，通过覆盖于高分子材料表面的外衣，能够确保其不会直接接触到臭氧、水汽、光线以及氧气等多种物质，进而还能改变外部环境条件，阻断与老化物质接触，最终起到防老化的目的。同时在应用防老化涂层时可以选择一些带颜色涂料，着色高分子材料时可在一定程度上增加审美特征，同时还能提高其环境、经济以及社会效益。但需要注意的是，在对高分子材料采取防老化涂层时需关注到其特性，只有接触到不会与其发生反应地物质才可起到防老化目的。
　　4  结语
　　综上所述，高分子材料具有较为复杂的老化机理，高分子老化则是指其在使用及存放中受到物理、化学等其他外部因素所致的性能变坏。需要加强对于不同类型高分子材料老化机理的正确且深入的认识，才能根据其采取有针对性的防治材料老化方法，进而便能显著地提高高分子材料的性能、使用寿命以及适用范围等。
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