高分子材料老化机理及防治方法

王 猛，秦志凤

（江苏裕兴薄膜科技股份有限公司，江苏常州 213023）

高分子材料老化机理及防治方法

王 猛，秦志凤

（江苏裕兴薄膜科技股份有限公司，江苏常州 213023）

在人们的生产生活中用到的有机高分子材料很多，像棉花、羊毛、橡胶树割出的橡胶等天然高分子材料；塑料、涤纶、合成橡胶等合成高分子材料，广泛应用于人们生产生活的各个领域，无论是天然高分子材料还是合成高分子材料，在使用中受多重因素的影响，极易发生老化而失去韧度和强度功能，成为废品。因此，不断加强高分子有机材料老化的防范处理技术很有意义。主要针对人们生产生活中采取积极的措施和技术，预防控制有机高分子材料老化问题，进行了研究。

有机高分子；天然合成材料；老化问题；技术措施

1 合成有机材料的老化机理

1.1 链状结构的高分子材料的老化

链状结构的高分子合成材料，加热时融化，冷却后变为固体，加热后又可以融化，因而具有热塑性。这种高分子材料可以反复加工，多次使用，能制成薄膜、拉成丝或压制成所需要的各种情况，用于工业、农业和日常生活等。链状高分子材料具有密度小、耐腐蚀、易加工等优点，广泛应用于人们生产生活的诸多领域。比如，聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、酚醛塑料、脲醛塑料等。链状有机高分子合成材料自然条件下的使用过程中，受光照、温度、风吹等因素的影响极易发生老化，其中主要是光氧老化。因为链状高分子有机合成材料的分子中，有许多容易吸光的杂质，经光照引起光氧化化学反应。从而使链状有机高分子合成材料大大减弱韧度、强度功能，丧失使用能力。

1.2 环状结构的高分子材料的的老化

橡胶是主要的环状结构的高分子材料，广泛应用于工业、农业、国防和人们的日常生活中。最初，橡胶是从橡胶树等植物中获取的。人们根据天然橡胶的分子组成和结构，用化学方法制得了合成橡胶。常见的品种有丁苯橡胶、顺丁橡胶和氯丁橡胶等。合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性、绝缘性、耐油、耐高温和不易老化等性能。这种合成高分子材料中的主要化合物是苯，苯是无色、带有特殊气味的液体，有毒，不溶于水，密度比水小，用水冷却可变为无色晶体。苯是一种环状有机化合物，所以以苯化合物为主要组成的各种合成橡胶，在使用的过程中，会与外界环境慢慢发生交联反应而老化，导致橡胶体变硬、发脆，减弱抗拉抗压能力。天然橡胶的老化主要是裂解反应造成的，使天然橡胶体发黏、变软、臭氧龟裂等，失去使用能力。

1.3 其他高分子材料的老化

在人们的生产生活中应用的高分子有机材料还有多种，比如，网状结构的高分子材料，酚醛塑料、脲醛塑料等，还有应用极为广泛的纤维材料等。下面以应用极为广泛的纤维材料的老化机理进行研究。我们穿的衣服通常是由纤维组成的。棉花、羊毛、蚕丝等属于天然纤维，涤纶、尼龙和腈纶属于合成纤维。合成纤维的强度高、弹性好、耐磨和耐化学腐蚀，但它的吸水性和透气性较差。因此，人们将合成纤维与棉纤维或毛纤维混合纺织，使衣服穿起来既舒适又不易皱褶。纤维高分子材料的老化机理主要是组成物质的分子在外界环境因素的长期影响下发生化学反应，造成酞胺键断裂，逐渐老化。环境的湿度对天然材料的老化影响较大，温度对合成材料的影响较大。

2 不同高分子有机材料的防老化技术措施

不论天然还是合成的有机高分子化合物产品，人们在生产、生活的日常使用中，采取积极地防老化措施，能够延长产品的使用寿命，确保其使用功能不受外界因素的影响而减弱和丧失。针对天然纤维和橡胶以及合成塑料、纤维和橡胶有机高分子材料物质的老化形成机理，采用相应的防热、防潮和避光技术，就能降低老化的发展速度。

1）表面涂层防老化技术：对比较容易引起光氧化反应的高分子有机物产品利用物质表面涂层或者着色防老化技术，能够有效控制和减缓有机物高分子产品的老化速率。涂层和颜色都是具有良好屏蔽阳光的无公害物质，对紫外线发出的对高分子有机材料的破坏和攻击，能够有效防止。从而实现对有机高分子材料产品的积极保护，维护了有机物高分子材料产品使用过程的安全性、可靠性以及优良性能。

2）猝灭剂防老化技术：在有机高分子化合物组成的材料中，有的部分组成杂质吸收光，形成光氧化反应，有的杂质不直接反应而是通过物质在分子间的转换而对高分子有机材料的结构造成破坏，而形成老化。积极地采用猝灭剂防老化技术，就会很好地解决这个问题，实现对有机物的高效保护。

3）光稳定剂防老化技术：有些高分子有机化合物产品，在酸性和碱性的环境中会加速水解反应，而使物质发生老化。科学家们经过多年的研究，终于发现并制成了防护有机物高分子物质抵御酸、碱环境的侵蚀。这种物质就是受阻胺一类的光稳定，能够避光、防酸、驱碱，预防功能繁多。

3 结束语

塑料、橡胶、纤维等有机高分子材料受大气污染、酸雨、光照等因素影响，发生老化的机会很多，因此，加强这方面的研究，对延长高分子有机物的使用寿命有积极地影响。

[1] 李倩，强洪夫.高分子材料老化表征与分子模拟研究进展[J].高分子材料科学与工程，2010，（1）：170-174.

[2] 邱文灿，杨旭东，丁辛，等.PVC涂层膜材料老化性能研究的进展[J].产业用纺织品，2009，（10）：6-13.

[3] 夏晋程，张炜，叶纯麟，等.高分子材料热老化方法研究及应用进展[J].工程塑料应用，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，山东德州人，工程师，主要从事高分子材料改性及双向拉伸工艺的研究。