聚合物的老化与稳定化

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1、2009年第38卷第3期合成材料老化与应用47聚合物的老化与稳定化管妮(广州合成材料研究院,广东广州,510665)摘要:综述了各种环境因素对聚合物老化的影响,介绍了聚合物老化的主要机理,列出了老化机理研究的一些方法以及聚合物的防老化方法。关键词:聚合物;老化;防老化;机理;环境中图分类号:TQ31TheAgingandStabilityofPolymerGUANNi(GuangzhouResearchInstituteofSyntheticMaterials,Guangzhou510665,Guangdong,China)Abstract:Theinf

2、luenecofvariousenvironmentfactorsonpolymeragingwasreviewed,themechanismsofpoly2meragingwereintroduced,thestudyofmechanismsofpolymeragingandthemethodsofpolymeragingresistancewerelisted.Keywords:polymer;aging;agingresistance;mechanism;environment由于聚合物具有质量轻、强度高、抗腐蚀性不大,但其能量却对聚合物老化产生显

3、著的影[1]能好、可再生利用以及可实现分子设计等优点,因响。因为引起大分子链中化学键断裂所需要的此在各个领域都获得了广泛的应用,其工业在短短能量大致在这范围内,见表1。几十年间取得了惊人的进展。但因受到阳光、氧、表1太阳紫外光能量与键强度热、化学介质、微生物等环境因素的综合作用,聚Theenergyofuv2irradiationofthesunandstrengthofbond合物的化学组成和结构会发生一系列变化,性能逐辐射能量/键强度/波长∕nm键型渐变差,这些变化和现象称为老化。聚合物的老化(KJ/mol)(KJ/mol)问题已成为限制其进一步发展

4、和应用的关键问题之200600C2F449一;为抑制或延缓聚合物的老化,人们做了大量的290418C2H3552418工作,对聚合物老化与稳定的机理进行了深入的研300397N2H3142335究,取得了许多成果,采取了许多卓越有成效的防老化措施。本文就这些方面进展作简要介绍。340352C2O3142355350340C2Cl29323601环境因素对聚合物老化的影响400297C2N2502272111光的影响含有醛、酮、羰基、过氧化基、双键的聚合物更容易吸收紫外光的能量,引起大分子链断裂而引发聚合物最初光化学过程的是太阳光谱中的老化。紫外线光区。太

5、阳光谱是一个连续光谱,当通过大气层时被部分吸收后到达地球表面的紫外线光谱的112氧和臭氧的影响波长在2902400nm范围内,这部分紫外线辐射约占聚合物氧化降解是使聚合物老化的最重要因素到达地面太阳总辐射的不到1%,虽然所占的比例之一。收稿日期:200920322648管妮聚合物的老化与稳定臭氧对聚合物具有更强的氧化能力。臭氧极不化学降解影响强烈的结论。有学者研究了聚丙烯氰稳定,易分解出氧原子,其氧化性比通常的氧强得在KOH中的化学降解,发现其降解过程导致了聚多,能直接氧化各类不饱和烃和橡胶,使大分子链丙烯氰高分子链的结构变化,同时存在着无规断链[7]降

6、解或交联,宏观物理性能下降,外观变色变脆,和相互环化过程。有研究者采用NMR技术检测[2]微观表现为含氧基团多。了弹性聚酯聚氨酯泡沫在磷酸二烷基酯中的化学降[8]113温度的影响解,提出了可能的降解机理。温度升高,大分子链的运动加剧,一旦超过化116物理老化学键的离解能[9],就发生链式分解、无规断裂、侧基物理老化仅指由于物理作用而发生的可逆分解的热分解,导致聚合物的劣化速度加快。热能性的次价键变化,不涉及分子结构的改变,如环境的作用不但能使分子链断裂,还能使分子链交联。应力龟裂、增塑、低分子添加剂迁移等。交联作用使高分子链间生成化学键而使分子量增大量的

7、研究表明高聚物性能的改变与玻璃态聚加。但过度交联使材料发硬、发脆而性能下降。[10]合物的分子运动和结构变化有关。因此,研究114微生物的影响玻璃态分子链的转变与性能之间的关系,特别是对侵袭聚合物的微生物有多种,主要是霉菌、细通用聚合物材料,具有较高的理论和实际意义。有[11]菌。微生物在适当的温度、湿度条件下能在某一聚学者的微观力学研究表明,疲劳破坏是材料受合物表面长霉。凡是聚合物体系中含有增塑剂及油晶粒取向、尺寸、晶间夹杂物和残余微应力波动等脂类化合物,特别是含脂肪酸结构的化合物很容易诸多随机因素综合作用的影响,导致了相同载荷下感染霉菌。在湿热的环境

8、下,霉菌的分泌物会引起疲劳损伤及失效寿命具有随机性。宋锐等认为物理材料分解转化为