高分子材料的防老化研究

朱泽林（长春工业大学化学工程学院，吉林 长春　130000）

高分子材料的防老化研究

朱泽林
（长春工业大学化学工程学院，吉林 长春130000）

高分子材料凭借其优异的性能，广阔的应用范围，在户外工程中受到广泛的欢迎。但是，在使用过程中高分子材料极易受到光、湿度、温度等环境因素的影响，促使其力学性能和外观受到损害。所以，为了能够达到提高高分子材料的抗老化性这一目标必须深入了解研究高分子材料老化的机理和过程，从而确保提高其抗老化性顺利实施。

高分子材料；老化；研究；进展

一、高分子材料老化概述

高分子材料在各种因素的影响下，在加工、存储以及使用时，会发生化学反应，物理机械性能遭到破坏，从而丧失其使用价值过程叫做“老化”。老化主要为材料的形状改变、变硬、色彩变化等外观的改变；溶解、溶胀和流变性能这样的物理变化以及机械性能变化和电性能变化等。造成高分子材料老化现象的主要内在原因为其本身的化学结构、聚集态结构以及成分。此外，影响的外在原因主要光、热、辐射、机械应力等物理变化。化学因素，包括氧、臭氧、水、酸、碱等的作用；生物因素，如微生物、昆虫的作用。老化往往是内外因素综合作用的极为复杂的过程。

二、高分子材料老化的研究现状

（一）塑料的老化研究。

聚乙烯（PE），常用树脂之一，主要为农用棚地膜的原材料。由于地膜的使用环境是在长时间光照下，所以人们对其光氧老化性尤为重视。戴李宗通过研究紫外光加速老化过程中样拉伸强度、断裂伸长率随组成、光照时间这三者之间的关系，得出如果能够保证各填充组分的用量和关系能够科学掌控，那么就能控制填充PE 塑料的紫外光降解性。此外，Deepak和Srivastava等人通过实验数据，老化温度和时间对LDPE/LLDPE/HDPE 薄膜拉伸强度其含量依次为44.6%、27.7%和 27.7%，由此可以看出薄膜的抗老化性是三个中最好的。另外，高俊刚等人通过对纳米 TiO2和ZnO的研究，大大提高了聚乙烯的抗紫外老化性。胡行俊研究分析了半硬和硬聚氯乙烯材料（RPVC）在室内外气候的影响下的老化数据，得出材料因气候变化的规律与其自身的成分以及制造加工工艺有极强的相关性。此外，他还对人工光加速对材料的老化性以及在在广州户外环境中对材料老化的影响作了相关研究，依据PVC 材料缺口冲击强度保留率的线性回归方程，推算出材料在户外环境影响下的寿命。

（二）橡胶的老化研究。

目前，人们对天然橡胶的需求量在橡胶品种中应该是最大的，这主要是因为其具有良好的弹性和强度。但是，由于天然橡胶中具有非常多的不饱和键，极易被氧化，而且其抗热氧老化性也非常不好。所以，为了能够提高天然橡胶的抗热氧化能力，金冰等人通过实验研究了在防老剂D提纯品和工业品的影响下，天然橡胶的抗氧化能力。实验过程中也研究了热氧化诱导期、热失重以及热老化这些性能的变化。通过实验得出高纯度的防老剂D能够减缓天然橡胶的热氧老化速度。肖琰等人通过采用热分析法和裂解气相色谱－质谱分析两种方法探索然橡胶硫化胶的抗老化性以及其本身性质。研究得出，天然橡胶硫化胶在热氧老化初期时，其力学性能加强，交联密度会增大，热失重起始温度也会随之上升。此外，老化程度的加深，促使降解能力加强，从而减少天然橡胶硫化胶的硬度和交联密度，导致其热稳定性降低。田可新通过研究分析硅橡胶材料的老化原理，得出硅橡胶老化的最核心因素是流径的形成这一结论。蔡登科等将纳米粒子和纳米复合材料技术在硅橡胶改性中应用，使硅橡胶纳米复合材料在结构、性能展现出诱人的应用前景，已成为材料科学研究的热点。

（三）胶粘剂的老化研究。

Davis Fata 等人对环氧胶粘剂做了实验，条件设为60℃，研究其热老化和水热老化。结果表明，在老化100天之后，两种环境下的胶粘剂的变化截然不同。在热老化环境下的胶粘剂完全没有产生化学反应，而在热老化环境中的则发生了极大的变化。李爱玲等人研究盐度对聚氨酯胶粘剂胶的拉伸剪切强度的影响。结果显示水的NaCl含量越高，聚氨酯胶粘剂的粘接强度下降越慢。而温度仅在泡初期对其粘接强度产生影响，能够降低其强度，到了浸泡中后期，影响减少。而NaCl含量对聚氨酯胶粘剂粘接强度的影响在浸泡中后期会加快减少聚氨酯胶粘剂的粘接强度。

三、高分子材料老化研究展望

当今社会，随着环境保护的意识加强，人们更加注重材料的使用率。所以研究高分子材料的抗氧化性成为市场主流。但是，通过查阅各类文献，发现人们对于户外环境这一因素对高分子材料的报道并不是太多，而且世界各国人员对于其研究方式和方法也大相径庭，研究结果也不统一。所以，我们对于高分子的抗老化能力还需要更深入的研究。主要方向为：常见的特别环境下高分子材料的老化规律；各种外界因素的共同作用下，高分子材料结构性能的变化；光对高分子材料机理的作用；探索出最科学合理的的人工加速老化强度；分析人工加速试验与户外自然环境试验之间的联系。如何有效地提高高分子材料的抗老化性能，各种防老剂间的协同效应研究，以及废旧高分子材料的回收利用等。

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