高分子材料老化機理及防治方法探討

關江偉

摘? ? 要：高分子材料隨著當前科學技術的快速發展使其應用范圍越來越廣泛，生活工作中許多物品均由高分子材料構成，因而與人們的日常生活具有緊密關聯。但在實際應用過程中，高分子材料面臨老化問題，這會在一定程度上影響到物品的使用壽命。鑒于此，本文對高分子材料進行簡要分析，并在該基礎上探討高分子材料的老化機理，并提出相應的防治措施。

關鍵詞：老化機理;高分子材料;防治措施

1? 前言

高分子材料主要是指經高分子化合物作為一個基本的單元所組成的聚合材料，具有分子量多散性分布以及分子量大等特性。根據其來源可以將高分子材料分為合成及天然高分子材料，合成高分子材料包括合成橡膠與纖維、塑料，屬于非常常見的物質，而天然高分子材料主要包括天然纖維與橡膠等從動植物中直接提取并利用的高分子聚合物質。而高分子的老化則是指其在使用及存放中受到物理、化學等其他外部因素所致的性能變壞，為了避免及防止材料老化，則需明確其老化的機理，然后采取有針對性預防及治理措施。

2? 老化機理分析

2.1? 橡膠

橡膠在實際應用中會出現緩慢老化，老化后會改變原有的分子結構、化學及物理特性等，在直觀上主要表現為顏色改變、失去彈性以及表面龜裂等。一般情況下，橡膠的老化是在光、熱雙重作用下發生，因橡膠內含有大量含氧基團會出現緩慢氧化反應，所以在氧化反應后會與其他的分子鏈產生交聯反應，或者造成分子鏈裂解的出現，從而對橡膠分子結構造成破壞，最終將會出現橡膠材料的老化。而導致橡膠老化主要原因為橡膠中不飽和雙鍵結構，該種雙鍵會與低臭氧發生化合反應后而形成臭氧化合物，進而導致橡膠表面韌度降低、變硬以及臭氧龜裂等老化狀況。

2.2? 塑料

高分子材料中塑料作為其中最為常見的一種類型，且該種類型材料的老化可分為光氧及熱氧，因而塑料的老化也包括兩種形式。熱氧老化屬于游離基鏈式反應，主要是指在氧或熱直接影響下塑料會進一步引發游離基，并且會形成游離基鏈，在此過程中會持續增長游離基，當終止游離基后便會造成老化。而另一種則是指在日光照射下塑料生成自由基會自動氧化反應，該種屬于光氧老化，塑料在吸收光能后分子鏈處于激發態或斷裂，均會造成自動氧化反應。

2.3? 纖維

在多數的植物中均可提取到纖維，且因制作成本與工藝較低，因而是日常生活及工作中常用的高分子材料，在生物、建筑、造紙以及醫藥行業得到廣泛應用。一般來說，纖維具有一定的彈性或者韌性，當纖維老化后極其可能改變其原本顏色，通常會變為黃色。同時在物理特性上纖維也會發生一定的變化，進而造成纖維物質的脆弱不堪，一碰便碎。纖維老化與自身組成分子特性具有一定的關系，在纖維中的基因通常較為活潑，在多種因素共同作用下基團會發生如水氣、輻射以及臭氧等一系列氧化反應，活潑基團在發生氧化反應后便會斷裂低分子保持聚合狀態酞鍵，進而改變其纖維化學結構，同時纖維內部的羧基也將會逐步地轉化為氨基、末端狡基以及二氧化碳等，慢慢地將會失去纖維的張力以及韌性。除此之外，酞鍵斷裂后所產生的二氧化碳在釋放中會變換纖維的顏色。多種因素會影響纖維老化，根據相關研究資料表明，加劇纖維老化主要因素為水熱條件，也就是當空氣潮濕度與溫度升高均會加劇纖維老化的速度。

3? 防治措施

3.1? 聯合應用多種類型高分子材料

對于不同類型的高分子材料而言，也具有不同的老化機理，通常將不同性質材料通過共硫或者共聚的方式組合在一起，最終便會形成復合型的高分子材料。該種類型的材料與傳統單一高分子材料相比，其所具有的化學及物理特性更為齊全，同時也會增強其抗老化力。但該種方式在實際應用中的局限性較大，主要體現在如下幾個方面：①技術突破;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時難以提高其穩定性，難度高;②組成材料突破，多種不同類型的高分子材料在聚合時其所具有的特性具有隨機性特點，同時在不同條件下所保留的高分子材料特性也不盡相同。

3.2? 增加防老化劑

在實際應用中，防治高分子材料老化的方式為添加防老劑，其應用可顯著地限制高分子材料的老化。防老化劑在應用功能上，其主要是在一定程度上遏制高分子材料老化中所出現的氧化反應進，高分子材料在氧化反應較慢或未發生氧化反應前提下，便不會生成各種破壞性的物質，進而便會延緩材料老化。通常情況下，在實際應用中較為常見防老劑包括抗氧劑、熱穩定劑以及紫外線穩定劑等，因而若在加工高分子材料中加入一定量的防老劑，便可使其在實際應用中具備一定的防護各種有害離子能力，進而起到防治老化目的。

3.3? 應用防老化涂層

對高分子材料最為直接且簡單的方式為合理地應用防老化涂層，通過覆蓋于高分子材料表面的外衣，能夠確保其不會直接接觸到臭氧、水汽、光線以及氧氣等多種物質，進而還能改變外部環境條件，阻斷與老化物質接觸，最終起到防老化的目的。同時在應用防老化涂層時可以選擇一些帶顏色涂料，著色高分子材料時可在一定程度上增加審美特征，同時還能提高其環境、經濟以及社會效益。但需要注意的是，在對高分子材料采取防老化涂層時需關注到其特性，只有接觸到不會與其發生反應地物質才可起到防老化目的。

4? 結語

綜上所述，高分子材料具有較為復雜的老化機理，高分子老化則是指其在使用及存放中受到物理、化學等其他外部因素所致的性能變壞。需要加強對于不同類型高分子材料老化機理的正確且深入的認識，才能根據其采取有針對性的防治材料老化方法，進而便能顯著地提高高分子材料的性能、使用壽命以及適用范圍等。

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