高分子材料的老化及防老化研究

摘 要：在我国室外工程中，高分子材料的应用非常普遍。但是由于室外温度、湿度的变化，使得高分子材料容易随着时间的推移而老化。这种老化的过程是外观、性能的逐渐改变，通过对高分子材料的老化现象进行分析，从而提出高分子材料防老化的措施，對解决高分子老化现象有着一定的现实意义。

关键词：高分子材料;老化;防老化

一、高分子材料老化

高分子材料老化是随着时间推移的正常现象，可以是电性能、力学性能、物理性能的变化，也有可能是外观的变化。我们要研究高分子老化现象，就必须对老分子老化的原理进行分析。①电性能老化。电性能老化主要指的是电学性能下降，如表面电阻下降、体积电阻下降、电常数下降等。②力学性能老化。力学性能老化是指的力学性能中剪切力、冲击力的降低，以及拉伸强度和弯曲强度的降低等情况。③物理性能老化。物理性能老化主要是材料的溶解性降低，流变性降低等情况，材料会发生耐寒性和透水性的改变等。④外观老化。外观老化主要是高分子材料外观的改变，如经过长年累月的日晒会导致材料变色、变脆，玻璃制品使用时间过长则会出现一定的纹路等。一般外观的改变主要是收缩、变色、裂纹、皱纹、斑点、霉渍等。由于高分子材料老化是必然现象，我们必须找出高分子材料老化的原因，才能有针对性的提出预防老化的措施。

二、高分子材料老化的原因分析

高分子材料老化主要是内部因素还有外部因素对高分子产生的影响。①内部因素。高分子材料老化的内部因素主要是物理形态、化学结构等变化产生的影响。高分子材料是由一些有序和无需的分子键组成的物理形态，形成结晶区和非结晶区。由于不是同一的形态，会导致结构形态不一致，因此在外部环境的影响下这些物理结构会逐渐发生变化，最终让高分子材料老化。高分子材料老化是由化学结构特殊的组成因子造成的，由于高分子材料内部存在弱键，很容易随着环境的变化而产生自由基，这些自由基随着时间的推移会让高分子材料老化。②外部因素。外部因素也是让高分子材料老化的一个重要因素，在温湿度变化、氧气、生物因素、化学介质的影响下，会让高分子材料逐渐发生老化。温度变化会影响高分子的聚集态结构，造成力学或是物理性能的改变;湿度变化使得高分子材料是水分对材料的作用力使得内部的分子发生溶解或溶胀，对材料的性能有着破坏作用。氧气是高分子材料老化的重要因素，氧气会造成高分子主链随着时间的推移而断裂，在时间不断增加的过程中，氧化会慢慢加剧。化学介质的参与也会影响高分子材料的内部结构，主要是对共价键和次价键的作用。

三、高分子材料的防老化措施

（一）添加防老剂，抑制高分子材料的老化

高分子材料老化现象是不可避免的，但是通过添加防老剂可以使高分子材料老化速度变慢，延长高分子材料的使用时间。从目前的应用来看，高分子防老剂的应用效果十分显著，是在目前高分子材料领域使用最为频繁的一种防老化手段，目前在市面上主要有抗氧剂、热稳定剂、紫外线稳定剂等高分子防老剂。从原理上来看，高分子防老剂的原理主要是遏制氧化反应，这样高分子材料就不会或者很少受到氧气的破坏，内部结构更为稳定，自然而然的就降低了老化速度。防老剂必须在加工高分子材料的过程中加入，这样就能稳定高分子的内部结构，防护各类有害离子，从而达到抗老化的作用。

（二）设置防老化涂层，从外部防止高分子材料的老化

高分子材料老化的原因多种多样，和外部环境有着莫大的关系，当高分子材料受到臭氧、水、热度等的影响都会加速老化。因此，为了有效的防止这些引起高分子材料老化的环境，就必不可少的使用防老化涂层，例如色素涂层就可以有效的避免高分子材料在受到太阳直射时所产生的光氧化反应，减缓高分子材料老化的速度，为高分子材料装上保护层。

（三）高分子材料并用，合成稳定性更强的高分子材料

高分子材料并用是一种新的高分子材料防老化方法，主要指的是不同性质的高分子材料通过共同加工的方式来形成一个性能更加稳定的高分子材料。这种新的高分子材料在受到内部环境和外部环境影响时很难发生氧化反应，所以相对于普通的高分子材料氧化速度变慢，老化速度也会相应的减缓。当然，这种防老化措施有着一定的局限性，主要是由于并不是所有的高分子材料都可以用在一起合成一种新的材料来实现防老化。在不同高分子材料实行共同加工时，我们必须注意到要了解这些高分子材料的性能，不能够共生的高分子材料不可以合成新型高分子材料，而且每种材料的加工工艺都不同，这些因素都是必须纳入到。

四、结语

总而言之，高分子材料老化现象是必然的，随着时间的推移老化现象会越来越严重，如果不采用防老化措施势必会使得高分子材料的性能丧失。高分子材料老化的原理较为复杂，我们只有深入的考虑不同高分子材料的性能，找到这些高分子材料老化的原因，才有可能针对不同的高分子材料老化现象采用不同的方法去实现防老化过程，从而让高分子材料老化速度减缓，增加高分子材料的适用范围和性能，延长高分子材料的使用寿命。

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作者简介：邵杰（1995-），男，安徽六安人，本科，研究方向：高分子材料与工程。