高分子材料的老化和防老化

1、高分子材料的老化和防老化 研究高分子材料的老化和防老化是一个很实际的问题， 也是一个很复杂的问题。 高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素的 综合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值，这种 现象就是老化。老化是一种不可逆的变化，它是高分子材料 的通病。担是人们可以通过对高分子老化过程的研究，采取 适当的防老化措施，提高材料的耐老化的性能，延缓老化的 速率，以达到延长使用寿命的目的。 （1）发和老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引 起老化的弱点，如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的 羟基，等等。外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、 水、机械应力、高能辐射、电、工业

2、气体（如、 、等）、海 水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫，等等。 从结构上的原因来说，聚乙烯比聚四氟乙烯容易老化，因为 CF 键的键能比 C H 键的键能大，它起着保护碳链的作 用。聚丙烯不如聚乙烯耐老化，这是因为聚丙烯的碳链上有 甲基，甲基碳原子上的氢原子比较容易脱去。由于聚酰胺链 上有羧基，聚酯纤维中的酯键容易水解，因此也容易老化。 又如二烯烃聚合的橡胶中含 C=C 双键，容易发生热氧老化、 光氧老化、臭氧老化。由于橡胶常在应力条件下使用，比较 容易发生臭氧龟裂，因此臭氧老化是橡胶老化的主要原因。氯丁橡胶由于含有吸电子基的氯原子，因而较耐老化。 聚合物由于结构上的弱点而在一定外界条件下发生的各种

3、 老化现象如前所述。有的聚合物没有上述情况也会发生老 化，如受到辐射特别是高能辐射时，化学键就会发生断裂， 即使是近紫外光辐射也能足够打开一般的单键 （ C H、OH 那样的强键除外） 。（2）防止老化的措施 从发生老化的原因来看，一个主要原因是在高分子结构本 身。因此，改善高分子的结构以提高老化的能力是很重要的。 例如，橡胶在硫化以后，依然存在着不饱和双键，而橡胶制 品在使用时又难于避免日光、氧气、臭氧等的侵蚀，所以人 们研究合成新的品种就应避免或大大减少橡胶的高分子链 上的双键。当纳塔等人用络合催化剂定向聚合了聚乙烯以 后，他们就预测可以用乙烯和丙烯两种单体经共聚制成弹性 体，后来，果然合

4、成了二元乙两橡胶，乙丙橡胶区别于其他 合成橡胶在结构上的一大特点就是主链中不含双键，完全饱 和，使它成为最耐臭氧、耐化学品、耐高温的耐老化橡胶。 但是，乙丙橡胶也带来聚二烯橡胶所没有的缺点，如硫化速 率慢，不易跟金属粘合等。于是人们又研究在乙丙橡胶上接 上易硫化的第三单体，以提高硫化速率。目前，乙丙橡胶已 成为合成橡胶中有发展前途的一个品种。高分子科学和生产 工艺的发展，将不断地改进高聚物的性能，使它们延缓老化并延长使用寿命。其次是在合成材料加工过程中添加防老剂。如添加防止氧气 或臭氧引起老化的抗氧剂，添加紫外光稳定剂、热稳定剂、 防霉剂，等等。再次，还可以用物理防护的方法，如涂漆、镀金属、浸涂防 老剂溶液等。总之，对聚合物的老化和防老化的研究是高分子科学和技术 的一个重大问题。在选择单体、改进加工聚合方法、添加防 老剂、保护制品表面等方面，虽已取得显著成果，但仍需进 行深入的研究。我们在使用高分子材料制品时，也要注意保护，以延缓其老 化。例如， 湿的聚酯纤维衣服不宜在日光下曝晒， 塑料雨伞、 雨衣在使用后要擦干以防止因霉菌侵蚀而发霉， 等等。但是， 有些制品是难于避免这些外界因素的，如塑料地膜、塑料大 棚上的薄膜、汽车