高分子材料老化機理及防治方法

王 猛，秦志鳳

（江蘇裕興薄膜科技股份有限公司，江蘇常州 213023）

高分子材料老化機理及防治方法

王 猛，秦志鳳

（江蘇裕興薄膜科技股份有限公司，江蘇常州 213023）

在人們的生產生活中用到的有機高分子材料很多，像棉花、羊毛、橡膠樹割出的橡膠等天然高分子材料；塑料、滌綸、合成橡膠等合成高分子材料，廣泛應用于人們生產生活的各個領域，無論是天然高分子材料還是合成高分子材料，在使用中受多重因素的影響，極易發生老化而失去韌度和強度功能，成為廢品。因此，不斷加強高分子有機材料老化的防范處理技術很有意義。主要針對人們生產生活中采取積極的措施和技術，預防控制有機高分子材料老化問題，進行了研究。

有機高分子；天然合成材料；老化問題；技術措施

1 合成有機材料的老化機理

1.1 鏈狀結構的高分子材料的老化

鏈狀結構的高分子合成材料，加熱時融化，冷卻后變為固體，加熱后又可以融化，因而具有熱塑性。這種高分子材料可以反復加工，多次使用，能制成薄膜、拉成絲或壓制成所需要的各種情況，用于工業、農業和日常生活等。鏈狀高分子材料具有密度小、耐腐蝕、易加工等優點，廣泛應用于人們生產生活的諸多領域。比如，聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、酚醛塑料、脲醛塑料等。鏈狀有機高分子合成材料自然條件下的使用過程中，受光照、溫度、風吹等因素的影響極易發生老化，其中主要是光氧老化。因為鏈狀高分子有機合成材料的分子中，有許多容易吸光的雜質，經光照引起光氧化化學反應。從而使鏈狀有機高分子合成材料大大減弱韌度、強度功能，喪失使用能力。

1.2 環狀結構的高分子材料的的老化

橡膠是主要的環狀結構的高分子材料，廣泛應用于工業、農業、國防和人們的日常生活中。最初，橡膠是從橡膠樹等植物中獲取的。人們根據天然橡膠的分子組成和結構，用化學方法制得了合成橡膠。常見的品種有丁苯橡膠、順丁橡膠和氯丁橡膠等。合成橡膠與天然橡膠相比，具有高彈性、絕緣性、耐油、耐高溫和不易老化等性能。這種合成高分子材料中的主要化合物是苯，苯是無色、帶有特殊氣味的液體，有毒，不溶于水，密度比水小，用水冷卻可變為無色晶體。苯是一種環狀有機化合物，所以以苯化合物為主要組成的各種合成橡膠，在使用的過程中，會與外界環境慢慢發生交聯反應而老化，導致橡膠體變硬、發脆，減弱抗拉抗壓能力。天然橡膠的老化主要是裂解反應造成的，使天然橡膠體發黏、變軟、臭氧龜裂等，失去使用能力。

1.3 其他高分子材料的老化

在人們的生產生活中應用的高分子有機材料還有多種，比如，網狀結構的高分子材料，酚醛塑料、脲醛塑料等，還有應用極為廣泛的纖維材料等。下面以應用極為廣泛的纖維材料的老化機理進行研究。我們穿的衣服通常是由纖維組成的。棉花、羊毛、蠶絲等屬于天然纖維，滌綸、尼龍和腈綸屬于合成纖維。合成纖維的強度高、彈性好、耐磨和耐化學腐蝕，但它的吸水性和透氣性較差。因此，人們將合成纖維與棉纖維或毛纖維混合紡織，使衣服穿起來既舒適又不易皺褶。纖維高分子材料的老化機理主要是組成物質的分子在外界環境因素的長期影響下發生化學反應，造成酞胺鍵斷裂，逐漸老化。環境的濕度對天然材料的老化影響較大，溫度對合成材料的影響較大。

2 不同高分子有機材料的防老化技術措施

不論天然還是合成的有機高分子化合物產品，人們在生產、生活的日常使用中，采取積極地防老化措施，能夠延長產品的使用壽命，確保其使用功能不受外界因素的影響而減弱和喪失。針對天然纖維和橡膠以及合成塑料、纖維和橡膠有機高分子材料物質的老化形成機理，采用相應的防熱、防潮和避光技術，就能降低老化的發展速度。

1）表面涂層防老化技術：對比較容易引起光氧化反應的高分子有機物產品利用物質表面涂層或者著色防老化技術，能夠有效控制和減緩有機物高分子產品的老化速率。涂層和顏色都是具有良好屏蔽陽光的無公害物質，對紫外線發出的對高分子有機材料的破壞和攻擊，能夠有效防止。從而實現對有機高分子材料產品的積極保護，維護了有機物高分子材料產品使用過程的安全性、可靠性以及優良性能。

2）猝滅劑防老化技術：在有機高分子化合物組成的材料中，有的部分組成雜質吸收光，形成光氧化反應，有的雜質不直接反應而是通過物質在分子間的轉換而對高分子有機材料的結構造成破壞，而形成老化。積極地采用猝滅劑防老化技術，就會很好地解決這個問題，實現對有機物的高效保護。

3）光穩定劑防老化技術：有些高分子有機化合物產品，在酸性和堿性的環境中會加速水解反應，而使物質發生老化。科學家們經過多年的研究，終于發現并制成了防護有機物高分子物質抵御酸、堿環境的侵蝕。這種物質就是受阻胺一類的光穩定，能夠避光、防酸、驅堿，預防功能繁多。

3 結束語

塑料、橡膠、纖維等有機高分子材料受大氣污染、酸雨、光照等因素影響，發生老化的機會很多，因此，加強這方面的研究，對延長高分子有機物的使用壽命有積極地影響。

[1] 李倩，強洪夫.高分子材料老化表征與分子模擬研究進展[J].高分子材料科學與工程，2010，（1）：170-174.

[2] 邱文燦，楊旭東，丁辛，等.PVC涂層膜材料老化性能研究的進展[J].產業用紡織品，2009，（10）：6-13.

[3] 夏晉程，張煒，葉純麟，等.高分子材料熱老化方法研究及應用進展[J].工程塑料應用，2016，（1）：125-128.

Aging Mechanism of Polymer Materials and Its Control

Wang Meng，Qin Zhi-feng

In the production and life of people used in many organic polymer materials，such as cotton，wool，rubber tree cut out of rubber and other natural polymer materials；plastic，polyester，synthetic rubber and other synthetic polymer materials，widely used in people Production and life of various fields，whether it is natural polymer materials or synthetic polymer materials，in use，by the impact of multiple factors，easy to produce aging and loss of toughness and strength function，as waste.Therefore，it is very meaningful to constantly strengthen the prevention and treatment of aging of polymer organic materials.Mainly for people to produce life to take positive measures and technology to prevent and control the aging of organic polymer materials，were studied.

organic polymer；natural synthetic material；aging problem；technical measure

O631.33

A

1003-6490（2017）01-0046-01

2017-01-06

王猛（1985—），男，山東德州人，工程師，主要從事高分子材料改性及雙向拉伸工藝的研究。