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高分子材料的老化及防老化研究艾代洪

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第4期作者：艾代洪

[导读] 摘要：随着我国社会经济的快速发展，城市、农村也发生着翻天覆地的变化，生产生活所必须的供水、燃气等管网也随着延伸到每一个角落。

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        摘要：随着我国社会经济的快速发展，城市、农村也发生着翻天覆地的变化，生产生活所必须的供水、燃气等管网也随着延伸到每一个角落。因为塑料管道的耐腐蚀性和质量轻等特点，尤其是它的成本较低，而被广泛应用，特别是聚乙烯管道的应用更为普遍，但这些高分子材料在应用的过程中，需要确保管路长期安全使用，做好防老化措施尤为重要。因为这些高分子材料极易老化变质，一旦老化也就意味着材料失去使用价值，存在较大的安全隐患。因此，需要加强对高分子材料老化问题的研究，采取有效的防老化措施，保障高分子材料在各个领域中的有效应用。
        关键词：高分子材料；老化；防老化
        当前在人们的生产生活领域中，高分子材料的应用极为广泛，比如塑料、棉花、涤纶等高分子材料的应用较多。高分子材料在应用过程中，受光照、湿度等内外多重因素的影响而发生老化，造成材料的韧度受损，性能改变，最终失去使用价值。为了高分子材料的性能能够得到更稳定良好的发挥，需要对高分子材料进行深入的预防老化研究，分析其老化因素，探究出相应的有效预防措施。
        一、高分子材料的老化因素
        （一）内在因素
        高分子材料老化的内在因素有很多，首先材料的分子量对其老化难易程度起决定性作用，高分子材料自身分子量的结构分布就对材料的老化产生直接影响；其次，高分子材料因其分子间排序不同而分为结晶区和非结晶区，而非结晶区通常是材料老化的开始，然后再蔓延至结晶区，由此可见高分子材料的立体规整性对其老化性能有较大影响；另外，高分子材料自身的化学结构影响材料性能的发挥，当材料中的聚集态结构受外界因素影响出现弱键断裂，进而产生自由基时，这样必然会造成材料老化[ ]。
        （二）外在因素
        第一，阳光照射。高分子材料在应用过程中，一些材料长期在日照环境下产生光氧老化，造成材料的张力和强度发生变化，尤其长期受紫外线照射的聚合物，其分子链极易断裂，进而造成材料老化。
        第二，温度高低。高分子材料受温度高低的影响，致使其性能产生变化。在一定环境下，一旦温度升高，就会造成材料的分子链断裂，而高分子材料的强度就会降低，张力也随之改变，这种热氧老化的速度会随着温度提升而逐渐变快。而当温度过低时，会造成某些高分子材料的生老化，其质地变得又硬又脆，其高分子材料性能也就随之消失。
        第三，外界应力作用。高分子材料在外界环境应用过程中，难免会受到应力作用，比如一些塑料制品在外力作用下发生弯折，进而出现白色裂纹，这就是材料老化现象，此时氧进入材料内部，也会加速材料老化。
        第四，杂质和湿度。对高分子材料进行加工制造时会接触外界环境，不可避免的会掺入一些杂质，进而引起材料老化。另外，当外界环境湿度较大，水分子就会渗透到材料中，促使材料溶胀，甚至会造成材料溶解，此时材料中分子间作用力产生变化，从而造成聚集状态被损坏，最终致使材料出现老化现象。

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        二、高分子材料防老化措施
        （一）光老化的预防措施
        部分高分子材料长期在日照环境下，对其使用性能影响极大，为有效预防光老化可以在生产加工过程中，在制造材料中加入适量的光稳定剂，能对光老化反应起到一定的抑制作用。另外还可以利用紫外线吸收剂帮助高分子材料回到自身基本性能状态，而利用光屏蔽剂可以将紫外线反射出去，或者对其进行有效遮挡，以此保护高分子材料。在高分子材料中，一些化合物部分中因杂质而产生光氧化反应，而这些杂质不管反应与否都会造成材料老化，此时就需要利用淬灭剂进行材料的光老化预防。随着制造技术水平的不断提升，也可以不采用加入光稳定剂的防老化措施，可以在高分子材料的表面进行防紫外线涂料的涂抹，这样也能起到有效的光老化预防，但因其工序繁杂、成本高，目前应用并不广泛。
        （二）氧老化的预防措施
        高分子材料的氧老化预防措施主要通过抗氧剂抑制材料的氧化反应，促使聚合物氧化过程得到有效延缓，而抗氧剂也有主次之分，主抗氧剂包含自由基捕获型，它是利用抗氧剂与自由基之间的反应来降低自由基数量，以此达到预防氧老化的作用；另外还包含氢给予体型，也是与自由基反应，以此形成相对稳定的自由基，进而预防氧老化。而辅助抗氧剂则通过氢氧化物分析剂、金属离子钝化剂来预防氧老化的发生，前者是通过抑制氢过氧化物的自由基式均解，从而阻止自由基枝化链产生自氧反应，后者则是利用金属钝化剂抑制高分子材料的自氧反应，进而达到氧老化的预防效果[ ]。
        （三）热老化的预防措施
        高分子材料的热老化成因主要受温度影响，因此可以采用添加增塑剂的方式来提升材料自身的可塑性，同时更能够有效降低高分子材料的温度，提高其抗热耐寒性，这样就能有效抑制材料的玻璃化温度，从而避免材料由于温度高低的变化而使高分子材料产生热降解现象，保障材料的使用性能。
        （四）水、微生物作用老化的预防措施
        高分子材料在外界环境湿度较高的情况下，极易与水分子接触，尤其当前环境污染严重，酸雨极多，在具备酸或者碱的条件下材料容易产生水解反应，特别是聚酯、聚缩醛等高聚物在此种环境下水解现象明显。针对这种情况，可以在高分子材料的外层便面涂一层塑料薄膜，这样一层防水薄膜能够有效隔绝水分子，从而避免材料的湿老化[ ]。另外，高分子材料受微生物、霉菌等影响也极易发生生物老化，为了在源头上有效抑制霉菌滋生通常会在材料中添加适量的防腐剂，或者在高分子材料的表面进行反微生物因子的全面涂覆，前者使用较多，而后者因其成本较高，同时考虑到对资源的浪费极大，所以该防老化的方法并没有得到广泛应用。在做微生物作用老化的防老化措施时，需要注意的是要依据不同的高分子材料选择合适的方法，比如塑料制品可以采用上述两种方法，而天然橡胶则可以进行交联，对于纤维素来说一般是进行乙酰化。
        结束语
        综上所述，高分子材料老化因素主要分为内在因素和外在因素，而随着当前社会科学技术的不断发展，在材料的生产过程中，其制作加工技术已经得到较大提升，但老化问题依然没有得到彻底解决。虽然材料加工技术在改进，但我们的外界环境也在不断变化，环境和其自身结构都很复杂，因此在对材料采取防老化措施时，需要结合环境因素和材料结构进行全面分析，有针对性的采取相应举措，这样才能有效预防高分子材料老化问题，并延长其使用周期，发挥其使用性能。
        参考文献
        [1]杨慧.热塑性聚氨酯弹性体的老化与防老化研究[D].厦门大学,2017.
        [2]曹毅.高分子材料的老化及防老化研究[J].化工管理,000(5):128.
        [3]陈绍军,钟燕辉,叶旋.引起高分子材料老化的因素及防老化措施研究[J].开封教育学院学报,2017,37(11):289-290.