聚氨酯老化机理与研究方法进展

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1、２０１４年第４３卷第１期合成材料老化与应用５７专论与综述倡聚氨酯老化机理与研究方法进展１，２１，２１，２沈光来，孙世彧，陈宗良（１国家皮革制品质量监督检验中心（广州），广东广州５１０８６０；２广州市质量监督检测研究院，广东广州５１０８６０）摘要：热、氧、光等环境因素对聚氨酯材料的老化起到了加速作用，介绍了近年来聚氨酯老化机理的研究以及聚氨酯老化研究的实验方法和仪器分析方法。关键词：聚氨酯，老化机理，老化方法，仪器分析中图分类号：ＴＱ３２３畅８StudyonAgingMechanismandResearchMethodsofPolyu

2、rethane１，２１，２１，２ＳＨＥＮＧｕａｎｇ-ｌａｉ，ＳＵＮＳｈｉ-ｙｕ，ＣＨＥＮＺｏｎｇ-ｌｉａｎｇ（１ＮａｔｉｏｎａｌＱｕａｌｉｔｙＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎａｎｄＴｅｓｔｉｎｇＣｅｎｔｅｒｆｏｒＬｅａｔｈｅｒＰｒｏｄｕｃｔ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０８６０，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２ＧｕａｎｇｚｈｏｕＱｕａｌｉｔｙＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎａｎｄＴｅｓｔｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０８６０，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ａｇｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ，ｏｘｙｇｅｎａｎｄｌｉｇｈｔ

3、ｐｌａｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｓｉｎｑｕｉｃｋｅｎｉｎｇｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅａｇｉｎｇａｄｖａｎｃｅｄｕｒｉｎｇｉｔｓｕｓｉｎｇ畅Ｓｔｕｄｉｅｓｏｆａｇｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆａｇｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ畅Keywords：ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ，ａｇｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｇｉｎｇｔｅｓｔｓ，ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌａｎａｌｙｓｉｓ聚氨酯自２０世纪３０年代问世到今天已经有并将现代仪器分析方法应用到相应的研究领域内，８０多年的历程。随着聚

4、氨酯工业的发展，聚氨酯材对聚氨酯的各种老化机理已经有了一个比较清晰料已广泛应用于宇航工业、建筑行业、汽车制造、石的认识。化石油、冶金冶炼、电子工程、国防科技、医疗器械、［１］１　聚氨酯的老化机理轻工业、纺织业等各个领域。但聚氨酯材料在加工、使用、运输和储存过程中，会因为热、光、氧气及在不同的使用环境中，引起聚氨酯材料老化的水等条件的影响而引起结构的破坏，力学性能的下因素是各不相同的。聚氨酯的老化性能除了受自降，甚至丧失使用价值的现象称为聚氨酯的老化。身化学结构和合成工艺的影响外，外界环境如热、聚氨酯的老化是不可逆的化学反应，一旦发生

5、，对氧、水和光辐照等对其性能的影响也比较大。其中其使用性能的影响往往是致命的。热氧老化是聚氨酯老化最普遍、最基本的形式，也在不同的环境条件下聚氨酯的老化降解机理［２］是研究最多的老化类型。是不同的，研究其老化性能是复杂而又困难的。尽管如此，对聚氨酯的老化机理的研究又是必不可１畅１　聚氨酯的热氧老化少的。这是因为对聚氨酯老化机理及老化过程的因热引发氧化而产生的老化称为热氧老化。研究对开发聚氨酯材料的防老化技术，进而研发新在聚氨酯的热氧老化降解方面，国外学者进行了大［３－８］型高可靠性、长寿命的聚氨酯材料具有十分重要的量的研究。聚氨酯在

6、大气环境中的老化主要是指导意义。因此，不少科学家对此做了很多工作，由于氧气引发的自由基链式反应所致。在氧气存收稿日期：２０１３－１０－２５倡基金项目：国家质检总局科技计划项目（２０１２ＱＫ０８９）５８沈光来等聚氨酯老化机理与研究方法进展在下，聚氨酯分子链中的化学键会因为氧气的氧化一方面继续脱去β碳上的氢而形成双键，另一方面而断裂，而且温度越高相对越容易，最终导致物理继续与氧作用形成过氧自由基，后者快速分解成为性能如拉伸性能等相应下降。聚醚型聚氨酯的抗氧自由基。氧自由基有三种反应途径，一是继续脱热氧老化性能比聚酯型聚氨酯要差，这主要是

7、因为去另一个α氢（即碳－氢键断裂）生成酯类；二是将靠近醚键的碳原子极易形成氢过氧化物而导致氧自由基转移给β碳（即碳－碳键断裂）形成甲酸酯化，其内聚能比酯基的内聚能要小。聚醚型聚氨酯等；三是将自由基转移给氧（即碳－氧醚键断裂）形的热氧降解过程通过自由基反应进行：聚醚型聚氨成醛等，醛又在热氧条件下氧化成酸而酸分解成为酯中醚键的α碳上激发出一个Ｈ原子后生成的仲端甲基。因此最终产物中含有大量的酯类，同时还碳自由基，与氧结合成过氧化物自由基，然后形成存在甲基、烯类和新的醇类，不含羧酸、醛和酮类，氢过氧化物，该氢过氧化物分解成氧化物自由基和也不

8、存在支链结构。［１５］１３１羟基自由基，氧化物自由基可进一步分解成烷基自罗善国等随后又采用ＦＴＩＲ和Ｃ-ＮＭＲ、Ｈ-［９］由基和烷氧基自由基两种自由基，如下图所示，ＮＭＲ技术研究了羟基环氧乙烷／四氢呋喃共聚醚该过程在８０℃开始，１００