【汇旺担保】高分子老化

[拼音]:gaofenzi laohua

[英文]:aging of polymers

高分子材料在加工、贮存和使用过程中,由于各种因素的影响,效能和使用价值逐渐降低的现象。老化可分为化学老化和物理老化两种。

化学老化是一种不可逆的化学反应,它是分子结构变化的结果,例如塑料的脆化,橡胶的龟裂,纤维的变黄等。化学老化可以分为降解和交联两种型别。降解是指高分子受紫外线、热、机械力等因素的作用而发生的分子链的断裂;交联是指高分子碳-氢键断裂,产生的高分子自由基相互结合,形成网状结构。降解和交联对高分子的效能有很大的影响。降解使高分子分子量下降,材料变软发粘,抗拉强度和模量降低;交联使高分子材料变硬变脆,伸长率下降(见高分子降解和高分子交联)。

物理老化不涉及分子结构的改变,它仅仅是由于物理作用发生的可逆性变化。例如有些高分子材料受潮后绝缘效能下降,但干燥后可以恢复。

高分子老化现象可归纳为四种情况:

(1)外观的变化,出现污渍、斑点、银纹、裂缝、喷霜、粉化及光泽颜色改变等;

(2)物理效能的变化,包括溶解性、溶胀性、流变性及耐寒、耐热、透气、透光、透水等效能;

(3)力学效能的变化,如抗拉、抗弯、抗压和抗冲强度及伸长率等;

(4)电效能的变化,如绝缘电阻、介电损耗、击穿电压等。

引起高分子老化有内外两种因素,外在的因素包括化学的氧化作用、水分解作用,物理的热作用、光作用、电作用和机械力作用,以及生物的微生物作用、昆虫作用和海洋生物作用等。

太阳光是引起高分子老化的主要外因之一,它对户外使用的高分子影响较大。太阳光中的紫外线,易被含有醛、酮、羰基的聚合物所吸收,引起光化学反应。太阳光中的红外线为物质所吸收,转变为热量;随著温度的升高,高分子热老化和热氧老化加剧。氧是一种活泼气体,能使许多物质发生氧化作用。高分子的化学老化主要是在光、热或其他因素影响下进行的氧化反应。高分子在加工、贮存和使用过程中,不可避免地要和氧接触,所以氧也是引起高分子化学老化的主要因素之一。

内在的因素包括高分子本身化学结构和物理状态的影响。支链高分子比直链高分子容易老化,因为支链会降低高分子的键能,所以当支链增大时,会降低高分子的抗老化效能。

某些高分子在分子结构上含有亲水基团,容易吸收水而引起水解。此外,水渗入高分子内部后,会使制品内某些防老剂被水溶解,从而去除了制品内部的保护剂,使制品加速老化。

根据老化因素和试验手段的不同,可以对高分子老化按生物老化、大气老化、光老化、光氧老化、热老化、热氧老化、溼热老化、臭氧老化等型别进行研究,至于化学试剂对于高分子的破坏作用,可归入防腐蚀专业的范畴。

高分子老化和防老化的研究是不能分割的,对于高分子材料采取的种种防老化措施,主要是提高和延长它的使用效能和寿命(见高分子防老化)。

参考书目

W.L.Hawkins, Polymer Stabilization,John Wiley & Sons, New York, 1972.

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