《高分子材料老化机理和防治措施》
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摘 要：随着科学技术的不断进步,高分子材料在生产生活中应用越来越广泛,已经成为日常生活中的很多常用物品的主要构成材料.这些高分子材料的老化不仅很大程度上影响了商品的外观,同时也极大地降低了高分子材料商品的使用时间.这些现象一般来说表现为高分子材料失去原有的光泽和颜色,出现龟纹和拉伸强度降低等,这些我们把它称为高分子材料的老化.鉴于此,本文对高分子材料进行简要分析,并在该基础上探讨高分子材料的老化机理,并提出相应的防治措施.
关键词：老化机理;高分子材料;防治措施
高分子材料广泛出现在我们的生活中,并不只存在于工业制造中.目前出现在我们日常生活中的高分子材料有很多,比如塑料制品也就是一次性塑料纸袋和我们所穿的衣物制品.目前我们所穿的衣服制品一般都是合成纤维合成的商品,合成纤维也属于高分子范畴.无论这些商品是何种高分子材料形成的,都极易出现各种各样的老化问题,比如塑料制品容易发硬,而衣服制品容易发黄.因此,研究高分子材料老化机理以及如何防治高分子材料老化成为一个重要的话题.
一 高分子材料的概念
高分子材料是生活化学领域下的一个概念,指的是以高分子化合物为基本单元组成的聚合材料.高分子是与小分子对应的一个概念,高分子材料具有分子量大、分子量分布多散性的特点,这也是高分子材料与小分子材料的主要区别.高分子材料分子量通常较大,在10000以上,小分子材料的分子量规定,组成成分也相对固定.同时高分子材料分子量分布多散性意味着高分子材料在分子分布上相对均匀,各部分化学特性、物理特性、生物特性相差不大,可以将资源更加有效地利用.按来源划分,可以将高分子材料分为天然高分子材料和合成高分子材料.天然高分子材料指的是可以直接从动物、植物提取出来并加以利用的高分子聚合物质,如天然橡胶、天然纤维等.合成高分子材料主要包括三大类,也是生活中极为常见的物质,分别为塑料、合成橡胶与合成纤维.此外部分粘合剂、涂料也由高分子材料构成.高分子材料具有其他材料所不具备的优越性,虽然叫高分子材料,但是材料密度更小,具有轻便的优势,同时力学特征更加显著、化学特性更高、物理特征也较优越,因此高分子材料被广泛应用于生产和生活的各个方面.常见的高分子材料物质有塑料、橡胶、纤维、高分子胶粘剂、高分子涂料以及高分子基复合材料等六种.
二 老化机理分析
1、橡胶
橡胶在实际应用中会出现缓慢老化,老化后会改变原有的分子结构、化学及物理特性等,在直观上主要表现为颜色改变、失去弹性以及表面龟裂等.一般情况下,橡胶的老化是在光、热双重作用下发生,因橡胶内含有大量含氧基团会出现缓慢氧化反应,所以在氧化反应后会与其他的分子链产生交联反应,或者造成分子链裂解的出现,从而对橡胶分子结构造成破坏,最终将会出现橡胶材料的老化.而导致橡胶老化主要原因为橡胶中不饱和双键结构,该种双键会与低臭氧发生化合反应后而形成臭氧化合物,进而导致橡胶表面韧度降低、变硬以及臭氧龟裂等老化状况.
2、塑料高分子
材料中塑料作为其中最为常见的一种类型,且该种类型材料的老化可分为光氧及热氧,因而塑料的老化也包括两种形式.热氧老化属于游离基链式反应,主要是指在氧或热直接影响下塑料会进一步引发游离基,并且会形成游离基链,在此过程中会持续增长游离基,当终止游离基后便会造成老化.而另一种则是指在日光照射下塑料生成自由基会自动氧化反应,该种属于光氧老化,塑料在吸收光能后分子链处于激发态或断裂,均会造成自动氧化反应.
3、高分子材料合成纤维商品的老化机理
一般来说,现在所使用的高分子材料纤维商品,这些商品中最多的就是合成纤维.合成纤维由于制造的特殊性非常容易发生老化.这是因为合成纤维中往往有聚丙烯晴等易发生老化的物质,这些物质中所具有的醇氨鍵容易发生断裂,并经过一系列反应之后在末端释放出二氧化碳.这样一来就会使羧基逐渐减少,也就在一定程度上会使商品逐渐发生老化,所以合成纤维商品逐渐老化的过程一般是纤维商品慢慢变黄,甚至出现变黄发硬的过程.除此之外,由于环境湿度过的高的话,那么有可能在一定程度上加快合成纤维的光氧气老化速度,而且如果环境温度过高的话,那么合成纤维的老化速度会更加快的,可以说温度越高湿度越高的情况下,合成纤维所形成的商品更容易发生老化.因此,要想避免合成纤维发生快速的老化,一定要保持湿度和温度的适宜.
三 针对不同高分子材料老化的防治措施
1.防止塑料发生老化的具体措施
要想防止塑料发生老化,那么就要针对塑料的防老化机里做出预防措施.针对塑料来说,塑料的防老化一般从以下几个方面进行准备.首先在塑料还没有成型的时候,就应该尽最大努力减少杂质的混入.除此之外,也应该尽可能减少塑料与空气的接触,如果不能,也要尽量控制接触时的温度,使温度降低,避免温度过高.在塑料合成时可以采取人工增加增塑剂的方法使温度降低.而且为了增加塑料制品的抗老化性能,也应该在塑料快成型时配方中加入一定程度的防老剂.现在一般来说我们所购买的塑料都是加过防老剂的.而且由于塑料制品的不同用途,塑料制品所需要的防老剂也不相同.所以往往在塑料进行合成时,防老剂不会单一使用,而是相互配合才能取得良好的防老效果.因此,如何挑选防老剂成为一个重难点问题,防老剂首先要与聚合物具备相容的特点,挥发性也要小,除此之外尽量要不带颜色,避免破坏了塑料制品本来的颜色.除此之外也一定要符合无毒无臭无味的标准.在塑料成型后可以采取涂防护期度接触层等方法尽可能地减少塑料产品的老化.
2、联合应用多种类型高分子材料
对于不同类型的高分子材料而言,也具有不同的老化机理,通常将不同性质材料通过共硫或者共聚的方式组合在一起,最终便会形成复合型的高分子材料.该种类型的材料与传统单一高分子材料相比,其所具有的化学及物理特性更为齐全,同时也会增强其抗老化力.但该种方式在实际应用中的局限性较大,主要体现在如下几个方面：①技术突破;因不同高分子材料具有不同的特性,因而在聚合不同特性材料时难以提高其稳定性,难度高;②组成材料突破,多种不同类型的高分子材料在聚合时其所具有的特性具有随机性特点,同时在不同条件下所保留的高分子材料特性也不尽相同.
3、应用防老化涂层
对高分子材料最为直接且简单的方式为合理地应用防老化涂层,通过覆盖于高分子材料表面的外衣,能够确保其不会直接接触到臭氧、水汽、光线以及氧气等多种物质,进而还能改变外部环境条件,阻断与老化物质接触,最终起到防老化的目的.同时在应用防老化涂层时可以选择一些带颜色涂料,着色高分子材料时可在一定程度上增加审美特征,同时还能提高其环境、经济以及社会效益.但需要注意的是,在对高分子材料采取防老化涂层时需关注到其特性,只有接触到不会与其发生反应地物质才可起到防老化目的.
结束语：
综上所述,高分子材料具有较为复杂的老化机理,高分子老化则是指其在使用及存放中受到物理、化学等其他外部因素所致的性能变坏.所以,除了要做好高分子材料的防老化措施之外,一些新型技术如抗老化剂也在不断诞生中.希望本文的研究能为我国高分子材料的老化机理和防治措施有一定的参考作用.
参考文献：
[1]王猛,秦志凤.高分子材料老化机理及防治方法[J].化工设计通讯,2017,43（1）：46.
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高分子材料和材料科学引用文献:
[1] 高分子材料和材料科学论文怎么撰写 高分子材料和材料科学相关函授毕业论文范文2500字
[2] 高分子材料和材料科学硕士论文开题报告范文 高分子材料和材料科学相关函授毕业论文范文2000字
[3] 高分子材料和材料科学毕业论文开题报告范文 高分子材料和材料科学方面有关专升本毕业论文范文2万字
