高分子材料的环境行为与老化机理研究进展 刘景军,李效玉 (北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029 摘要:总结了有关高分子材料在环境因素作用下老化研究的历史与现状,阐述了环境场(如光、热和化学介质对高分子老化的影响,提出了材料老化的一些主要机理。在探讨了一些新研究手段的发展和取得的成果的基础上,进而展望了高分子材料老化及防护措施的研究动向和发展趋势。 关键词:高分子;老化;环境因素;机理;进展 高分子学科自上世纪20年代提出高分子结构的大分子观念以来,在短短几十年间已取得惊人的进展,产量如此之大,发展如此之快,其速度也是其它学科难以比拟的。无论是在超高温的工程技术,还是超低温的冷冻技术,也不管是太空的宇航,还是大海的深潜,都离不开高分子材料。假如19世纪是蒸汽机和电的时代,那么20世纪则是原子能和高分子时代。高分子材料的优点在于是可利用的再生资源,而且可实现分子设计,不但可以用于结构材料,而且在功能性材料方面有着广泛的发展前景。然而,高分子材料的老化与防止问题,已成为一个非常重要的问题,其实际老化造成的危害要比人们想象中的严重得多,尤其是在苛刻环境条件下,常导致设备过早失效,材料大量流失,不但使经济上受到很大损失,导致资源的浪费,甚至因材料的失效分解对环境的污染,高分子的老化失效问题已成为限制高分子材料进一步发展和应用的关键问题之一。学者们认为,国际上目前还有许多老化的基本问题需进一步研究:如:在老化试验中,人工加速的寻求;各种防老剂间的协同效应研究;超分子结构和老化的关系;光引发机理和光稳定机理仍需进一步研究;自毁性高分子研究和应用以及废高分子材料的回收利用等[1~15]。国内外有众多的学者从事这方面的工作,取得了一些进展[15~25]。综合相关的文献报道看,目前老化研究主要集中在探讨这些材料老化的规律、机理,以及环境因素对材料老化的影响等方面,取得了一些有价值的结果。这些工作对于发展新的实验技术和测试方法,改善材料的生产技术、研制特种材料、逐步达到按指定性能设计新材料等具有重大的指导作用。
本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.doczj.com/doc/0118268034.html,） 高分子材料老化类型 塑料的老化主要是环境降解，其降解主要有热老化、大气老化、机械降解、化学降解、应力开裂、离子化辐射、磨蚀和腐蚀、生物降解。同一种塑料在加工和使用过程中会同时受到几个因素的影响，即有几种老化过程同时发生，一般说来几种老化过程的结合往往使材料损坏更加严重。但实际过程中单一的老化过程是很少的，往往是几种过程的结合。 其实树脂合成出来后，从加工到使用等一系列过程中都会发生老化。 原始树脂首先遇到的环境老化是在塑料加工厂，塑料粒子在热、微量湿度和氧的作用下进行挤出、注射模压及其它加工过程，有热老化和力老化；产品中存留残余应力，使老化更加容易；塑料容器或制品离开加工厂，在运输和贮存过程中要受阳光的照射，大气降解、辐射降解会发生;最后制品的使用过程中，例如包装有机溶剂或洗涤剂溶液会产生环境应力，会发生化学降解、环境应力开裂等老化。当塑料制品到达废品收集箱，并进入循环回收过程，塑料亦要经历一系列老化过程，非常复杂。塑料的老化程度限制着制品的再生利用性。 严重老化的塑料只能进行四级循环。以下分别介绍几种常见的高分子材料老化过程。 1、热老化过程 热老化在高分子材料加工和使用过程中都会遇到。热老化通常分为三个过程:热降解、热氧化降解和水解。热降解过程也有自由基产生、增长和结合过程。自由基的反应过程伴随着无规链剪断、交联和解聚过程。交联是热降解中出现的一个明显过程，可以在聚合物结构中引入微凝胶。如PE、PVC、PC在150~200℃以上会发生交联。
高分子链在热的作用下会发生链剪断过程，剪断地点往往在分子链的薄弱点上或反应点上。若反应点在链的末端，则发生解聚反应，形成单体产物，如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲醋降解会分别产生大量的单体苯乙烯(st)、甲基丙烯酸甲醋(MMA）；若反应点在分子链的任何处发生，会发生无规链剪断，通常不形成单体或形成的单体非常少。 热氧化降解与热降解类似，主要在降解过程中有氧的存在。氧的存在往往影响降解过程，降解产物往往是氧化物，如醇、醛、酸等物质。高分子在氧存在下会发生氧化反应，同时容易产生自由基，然后进行自由基的增长和终止反应，最重要的特点是在此过程中，有含氧自由基的参与。湿气的作用会使聚合物发生水解，加速老化，尤其对缩聚形成的高分子如PET、聚酰胺、聚碳酸酯等。水可以自然地吸附于树脂表面，在加工前如不进行适当的干燥处理，在加工过程中易发生水解反应而使树脂的分子量降低，甚至降低材料的性能，不能满足使用要求。 2、一些聚合物的热老化 ①聚烯烃 聚乙烯在无氧状态下在200~290℃会发生交联和链剪断反应，但是温度高时，以剪断为主。交联反应与叔碳原子有关，叔碳原子多少决定着交联反应发生的难易程度。低密度聚乙烯比高密度聚乙烯易发生交联反应，这与分子链上氢原子被抽提的难易程度有关。支化PE的支化程度高，其分解速率高。在氧存在下，支化聚烯烃也比线型聚烯烃 更易氧化。聚烯烃氧化后性能显著降低，1gLDPE树脂与5X10-7g氧反应后的性能变化如下表所示。 聚烯烃降解程度不仅依赖于聚合物的化学结构，还依赖于聚合物的结晶结构。结晶聚合物比非结晶聚合物的热氧化困难，原因是氧在非晶区的扩散比在结晶区的扩散更快。大家知道，HDPE的结晶度比LDPE高，在相同条件下比较它们的热氧化性，发现LDPE 对氧的摄取比HDPE}决，HDPE的降解要慢于LDPE。当温度提高时，随结晶结构的破坏，聚合物的氧化降解更加容易。
高分子材料老化研究 前言 高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶黏剂和涂料等。而塑料、合成橡胶、合成纤维被称为三大合成高分子材料，被应用于广泛的领域。然而高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于内外因素的综合影响，逐步发生物理化学性质变化，物理机械性能变坏，以致最后丧失使用价值，这一过程称为“老化”。 高分子材料的老化缩短了制品的使用寿命，并影响制品使用的经济性和环保性，限制了制品的应用范围。因此，研究引发高分子材料老化的原因及其微观机理具有非常重要的意义。 表现现象 物理老化的特征： 微观上：聚合物的堆砌密度增加，高分子的自由体积减小；高分子链段活动性减小；宏观上：力学性能模量和强度增大，伸长率和冲击强度下降。 化学老化的特征： 高分子在聚合、加工、贮存、使用过程中，要经受各种外界环境因素，如热、光照、氧、臭氧、湿气、空气中的污染物、机械应力、高能辐射以及聚合物本身内在因素的影响，使高分子材料产生降解，性能逐渐下降，使部分性能丧失，最后失去使用价值。 老化现象主要有以下四种种变化: (1)外观的变化：出现污渍、斑点、银纹、裂缝、喷霜、粉化、发粘、翘曲、鱼眼、起皱、收缩、焦烧、光学畸变以及光学颜色的变化； (2)物理性能的变化：包括溶解性、溶胀性、流变性能以及耐寒、耐热、透水、透气等性能的变化； (3)力学性能的变化：张力强度、弯曲强度、剪切强度、冲击强度、相对伸长率、应力松驰等性能的变化； (4)电性能的变化：表面电阻、体积电阻、介电常数、电击穿强度等的变化。 高分子材料老化基本类型 1、热降解： 在纯粹热的作用下，聚合物分子量变小。分三种形式。 1）、解聚：在大分子末端断裂，生成活性较低的自由基，按连锁机理逐一脱除单体，PMMA。 2）、无规断链：主链任何处都可能断链，分子量迅速下降，单体收率低。PE、PS 等。 3)、侧基（取代基）脱除：PVC、PAN等。 2、热空气（氧）老化 高分子材料在热和氧共同作用下，按照自由基反应机理进行，导致聚合物降解和
绝缘材料老化：电气火灾的罪魁祸首 翻开历年《中国火灾统计年鉴》，人们会发现每年造成群众死伤数千人、直接财产损失数十亿元的火灾中，电气致灾占绝大多数。我们在XX年的《统计年鉴》中看到： XX年由于电器安装使用不当，违反操作规定和电气产品质量低劣引起的火灾1598起，比XX年上升个百分点，从XX年以来，已持续5年上升。在发生的206起特大火灾中，电气火灾84起，占%。XX年、XX年、XX年电气致灾分别占当年火灾的28%、%和%，都高居第一位。因此，从根本上减少电气火灾，是减少火灾损失的一条捷径。 电气火灾原因从表面上看，可具体分为电气安装使用不当、违反操作规定和电气产品质量低劣，而实际上都能归结到导线(也就是俗话说的电线)上，因为引起火灾最直接的原因主要有短路和漏电，保护导线的绝缘体就成为减少火灾的一个重要因素。 一、没有绝缘体，就没有电气安全 人们都知道，在电气线路中传输电流的是电线中的铜蕊线，包在电气线路和电器设备外面的绝缘材料起隔电作用，它把带电体与其他带电体、导体、金属构件及地面隔开，覆盖可能被人体接触的带电部位。它就像河流的堤岸一样，一方面引导和约束电流的方向，另一方面对金属带电体起到保
护作用。正是因为这样，所以在电发明之后，科学家们急不可待地做的第一件事就是寻找不导电的绝缘材料，来“管束”容易引起火灾和杀伤无辜的带电体——金属导线。 另外，在不同的电工产品中，绝缘体还长时间、连续性地从事着散热冷却，机械支撑和固定、储能、灭弧、改善电场分布等重要工作。 二、绝缘材料要经受许多考验 在电气线路安装时，绝缘体就要经受第一关的考验，因为一些客观因素安装人员中不乏是假电工，或是对工作极不负责的电工。他们对待电线非常粗暴，胡乱地拉、扭、压、磨，这就要求绝缘材料要有很强的拉拉扭、抗磨损的能力。 其次，大多数绝缘材料一用就是十几年，守候在金属带电体身旁，长期处于很强的电磁中，其内部结构长期受到破坏作用，尤其是当几个带电体非常接近时，夹在中间的绝缘体就要承受很强的电场。 再次，电线铜蕊常常处于高温状态，特别是发生电线短路、漏电等事故时，带电体的温度骤升，很快达到一般可燃物体的着火点，这时如果绝缘体不具有足够的耐高温性能，再加上多数电线被装修材料隐藏起来，就很有可能引发火灾。 另外，有些绝缘材料夏天要顶着炎炎烈日，冬天要抵御阵阵寒风，一些特殊场所的绝缘材料长期受到潮、湿、霉、酸、碱的侵蚀。所以，这些绝缘材料要有较强的耐潮湿、耐
一、常用绝缘材料 电阻系数大于10的9次方Ω.cm的材料在电工技术上叫做绝缘材料。他的作用是在电气设备中把电位不同的带点部分隔离开来。因此绝缘材料应具有良好的介电性能，即具有较高的绝缘电阻和耐压强度，并能避免发生漏电、爬电或击穿等事故；其次耐热性能要好，其中尤其以不因长期受热作用（热老化）而产生性能变化最为重要；此外还有良好的导热性、耐潮和有较高的机械强度以及工艺加工方便等。 二，绝缘材料的分类和性能指标 1、分类 电工常用的绝缘材料按其化学性质不同，可分为无机具有材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料。 （1）、无机绝缘材料：有云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫磺等，主要做电机、电气的绕组绝缘、开关的底板和绝缘子等。 （2）、有机绝缘材料：有虫胶、树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、蚕丝、
人造丝，大多用于制造绝缘漆、绕组导线的被覆绝缘物等。 （3）、混合绝缘材料：由以上两种材料加工制成的各种成型绝缘材料，用做电器的底座、外壳等。 2、性能指标 电工常用的绝缘材料的性能指标如绝缘强度、抗张强度、比重、膨胀系数等。 （1）耐压强度：绝缘物质在电场中，当电场强度增大到某一极限时，就会击穿。这个绝缘击穿的电场强度称为绝缘耐压强度（又称介电强度或绝缘强度），通常以1mm厚的绝缘材料所能承受的电压KV值表示。 （2）抗张强度：绝缘材料每单位截面积能承受的拉力，例如玻璃每平方厘米截面积能承受140 千克。 （3）密度：绝缘材料每立方米体积的质量，例如硫磺每立方米体积有2克。
（4）膨胀系数：绝缘体受热以后体积增大的程度。 3、绝缘材料的耐热等级 （1）Y级 绝缘材料：木材、棉花、纤维等天然的纺织品，以醋酸纤维和聚酰胺为基础的纺织品，以及易于分解和熔化点较低的朔料。 极限工作温度：90度。 （2）A级 绝缘材料：工作于矿物油中的和用油或油树脂复合胶浸过的Y级材料，漆包线、漆布、漆丝的绝缘及油性漆。沥青漆等。 极限工作温度：105度。 （3）E级 绝缘材料：聚脂薄膜和A级材料复合、玻璃布、油性树脂漆、聚乙
电动机中绝缘材料的老化因素 1、老化的概念：电气设备中的绝缘材料在运行过程中，由于受到各种因素的长期作用，会发生一系列不可逆的变化，从而导致其物理、化学、电和机械等性能的劣化，这种不可逆的变化通称为老化。 2、聚合物老化的主要表现： 2.1表观变化：材料变色、变粘、变形、龟裂、脆化 2.2物理化学性能变化：相对分子量、相对分子质量分布、熔点、溶解度、耐热性、耐寒性、透气性、透光性等； 2.3机械性能：弹性、硬度、强度、伸长率、附着力、耐磨性等； 2.4电性能：绝缘电阻、介电常数、介电损耗角正切、击穿强度等 3、聚合物老化的本质： 3.1交联：交联至一定程度前能改善聚合物的物理机械性能和耐热性能，但随着分子间交联的增多，逐渐形成网络结构，聚合物变成硬、脆、不溶不熔的产物； 3.2降解：分子量减小，导致机械性能和电性能降低，出现发粘和粉化。 3.3环境老化：含有酸、碱、盐类成分的污秽尘埃(或与雨、露、霜、雪相结合)对绝缘物的长期作用，显然会对绝缘物(特别是有机绝缘物)产生腐蚀。 3.4环境老化原因：
阳光紫外线的能量大于多数有机绝缘物中主价键的键能，多数有机绝缘物在紫外光的作用下会逐渐老化。 高分子电介质吸收紫外光能量后，有部分分子被激励，当存在氧气或臭氧时，还会引发高分子的氧化降解反应，称为光认化反应。光氧化反应是环境老化中的重要过程之一。 4、电老化：绝缘材料在电场的长时间作用下，物理、化学变化性能发生变化，最终导致介质被击穿，这个过程称为电老化。主要有三种类型：电离性老化（交流电压）；电导性老化（交流电压）；电解性老化（直流电压） 5、电离性老化：（1）绝缘材料中存在气泡或气隙（工艺缺陷、冷热收缩、材料分解、材料受潮）（2）气体介质的介电常数接近为1，比固体介质的介电常数小得多，在交变电场下，气隙中的场强比邻近的固体介质中的场强大得多，而其起始游离场强(常压)通常又比固体介质的小得多，所以，游离基最容易在这些气隙中发生，在某些气隙中，甚至可能存在稳定的火花放电。(3)气隙的游离基将导致 6、电导性老化：在两电极之间的绝缘层中(最常见的是在电极与绝缘的交界面处)，存在某些液态的导电物质(最常见的是水) 当该处场强超过某定值时，这些导电物质便会沿电场方向逐渐渗入绝缘层深处，形成近似树状的痕迹称入水树枝。水树枝的累积发展将最终导致绝缘层的击穿。 产生水树枝的机理可能是：
电线电缆绝缘材料及护套材料的老化分析耿绍雄 摘要：电线电缆产品需求量的不断增加，进一步加剧了市场竞争的激烈程度。 各企业为在电线电缆行业中获得更大的市场份额，开始加大了对产品材料成本以 及生产工艺等内容的研究力度。电线电缆绝缘材料以及护套材料性能直接影响了 电线电缆的质量问题、应用范围以及应用时间。文章便结合电线电缆绝缘材料及 护套材料常出现的质量问题，特别是针对于电线电缆绝缘材料及护套材料的老化 问题进行探讨与分析。 关键词：电线电缆；绝缘材料；护套材料；老化；质量 为了妥善解决市场产品同质化严重问题，保证企业自身竞争实力，电线电缆 生产企业开始加大了对产品自身加工材料以及加工工艺的研究力度，期望通过合 理研究，及时发现传统产品生产弊端，进而对其展开针对性的调整，为企业获取 到更加可观的经济收益。在正式展开产品绝缘与护套材料研究之前，首先应对电 线电缆基本情况展开研究，以为后续分析工作开展奠定良好基础[1]。 1电线电缆绝缘材料及护套材料的重要性 在电线电缆企业的实际生产过程当中，由于电线电缆绝缘材料以及护套材料 在整个材料的总成本不到20%，因此很多电线电缆企业往往都忽视了绝缘材料以 及护套材料的重要性，那么质量也极其容易被忽视，从而便导致了在供应商的选 择上，材料型号的选择以及检验标准方面存在着很大的漏洞。实际上，绝缘材料 以及护套材料质量决定了电线电缆的绝缘性能，耐环境条件性能以及抗老化性能。因此，在电信电缆的产品检验标准中，70%的检验应在电线电缆绝缘材料以及护 套材料的质量检验相关。而绝缘材料以及护套材料的质量不易控制。电线电缆绝 缘材料以及护套材料的检验需要用专门的设备来进行，而样品的制备过程也相当 复杂，而且部分的性能测试检验长达十天左右。因此，绝缘材料以及护套材料的 质量问题不易控制。而实际上若是能够做好成品的检验以及供应商的管理工作后，绝缘材料以及护套材料的质量问题是可以得到有效的控制的。所以有效的提高绝 缘材料以及护套材料的质量问题是提高电线电缆质量的重要基础[2]。 2电线电缆绝缘材料老化分析 2.1绝缘材料需要经受的考验 在电线电缆传导电流主要是铜蕊线，起隔垫作用的主要是包在电线电缆外的 绝缘材料。绝缘材料的作用便是将两个带电体或是将带电体与导电的物体以及地 面隔开，包裹住带电部位，防止被人体接触发生触电意外。因此，绝缘材料一方 面传导电流方向，防止了电流的外泄，另一方面则是对金属带电体起到了保护作用。因此在电出现之后，首先便是要寻找不导电的绝缘材料。在电线电缆当中， 绝缘材料含长时间连续性的进行散热冷却来支撑和固定电线电缆的正常运作。在 电线电缆的制造过程当中，绝缘材料便是第一道考验。由于一些客观上的因素， 例如电工安装电线电缆的过程当中进行粗暴的对待，胡乱的拉扯，挤压，便可造 成电线电缆的绝缘材料的磨损。这边要求电线电缆的绝缘材料具有较强的抗扭拉 抗磨损能力[3]。 2.2绝缘材料的热老化 绝缘材料的化学结构长期在热的环境作用下而产生变化，使节原材料的绝缘 性能有所降低现象是热老化。电线电缆的热老化产生的原因就是绝缘材料长期在 高热的温度下自身产生了化学变化。通常温度越高，其化学反应便越快。长期高 温下，绝缘材料的高分子会发生热降解。热老化是绝缘材料由于长期高温发生了
耐老化高分子材料的研究及应用 聚合物及其制品在使用或贮存过程中，由于受众多环境因素（光、热、氧、潮湿、应力、化学侵蚀等）的影响，其性能（强度、弹性、硬度、颜色等）逐渐变坏，如外观上变色发黄、变软发粘，变脆发硬，物化性质上分子量、溶解度、玻璃化温度的增减，力学性能上强度、弹性的消失等等，这些现象统称为老化。其实它跟金属的腐蚀是相似的。 高分子的老化方式主要有光氧化、热氧化、化学侵蚀、生物侵蚀等。 一、光氧化 涂料、塑料、橡胶、合成纤维等制品在日光或强的荧光下(因为含有害紫外线较普通荧光灯多），因吸收紫外线而引发自我氧化，导致聚合物降解，使制品的外观和物理机械性能恶化，这一过程称为光氧化还原或光老化 聚合物在光的照射下，分子链的断裂取决于光的波长与聚合物的键能，各种键的离解能为167～586kJ/mol 。在可见光范围内，聚合物一般不被离解，但呈激发状态。应此在氧存在下，聚合物易发生光氧化过程。例如聚烯烃RH，被激发了的C —H 键容易与氧作用。 —RH+ O2 —→R?+?O—OH R?+O2—→R—O—O?—RH→R—O2H+R? 此后开始连锁式的自动氧化降解过程。水、微量的金属元素特别是过渡金属及其化合物都能加速光氧化过程。为延缓或防止聚合物的光氧化过程，需要加入光稳定剂。 光稳定剂凡能屏障或抑制光氧化还原或光老化过程而加入的一些物质称为 光稳定剂。太阳辐射的电磁波在通过空间和臭氧层时，290nm以下和3000nm以
上的射线几乎都被滤除，实际到达地面的为290nm—3000nm的电磁波，其中波长范围为400—800nm（约占40%）的是可见光，波长约为800—3000nm（约占55%）的是红外线，而波长约为290—400nm（仅占5%）的是紫外线，其中，紫外线对聚合物的破坏作用最大。为了阻止紫外线对高分子材料的老化作用，可以加入光稳定剂。工业上对光老化的有效防止阻缓，多以两种以上有不同作用机理的抗老化剂复配，因为各种抗老化剂特别是光吸收剂都有自身对紫外线不同的吸收波段。复配配方如：二笨甲酮+苯并三唑类加受阻胺(HAL)类，可以起到单一光稳定剂所无法达到的最佳效果。 表-1 西欧各种塑料使用光稳定剂的量……○1 目前工业上使用的光稳定剂有：光屏蔽剂、紫外光吸收剂和能量转移剂（又称淬灭剂）等。 （1）光屏蔽剂
绝缘材料标准精选（最新） G1303.1《GB/T 1303.1-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板; 定义、分类和 一般要求》 G1303.2《GB/T 1303.2-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 试验方法》 G1303.3《GB/T 1303.3-2008 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 工业硬质层压 板型号》 G1303.4《GB/T 1303.4-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 环氧树脂硬质 层压板》 G1303.6《GB/T 1303.6-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 酚醛树脂硬质 层压板》 G1303.7《GB/T 1303.7-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 聚酯树脂硬质 层压板》 G1303.8《GB/T 1303.8-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 有机硅树脂硬 质层压板》 G1303.9《GB/T 1303.9-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 聚酰亚胺树脂 硬质层压板》 G1303.10《GB/T 1303.10-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 双马来酰亚 胺树脂硬质层压板》 G1303.11《GB/T 1303.11-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 聚酰胺酰亚 胺树脂硬质层压板》 G1310.1《GB/T 1310.1-2006 电气用浸渍织物第 1 部分: 定义和一般要求》 G1310.2《GB/T 1310.2-2009 电气用浸渍织物第 2 部分：试验方法》 G1408.1《GB/T 1408.1-2006 绝缘材料电气强度试验方法第 1 部分：工频下试验》 G1408.2《GB/T 1408.2-2006 绝缘材料电气强度试验方法第 2 部分：对应用直流电压试验的附加要求》 G1408.3《GB/T 1408.3-2007 绝缘材料电气强度试验方法:1.2/50 μs脉冲试验补充要求》 G1409《GB/T 1409-2006 测量电气绝缘材料在工频、音频、高频下电容率和介质 损耗冈数的推荐方法》 G1410《GB/T 1410-2006固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》 G1411《GB/T1411-2002干固体绝缘材料: 耐高电压、小电流电弧放电的试验》 G1913.1《GB/T1913.1-2005未漂浸渍绝缘纸》 G1981.1《GB/T 1981.1-2007 电气绝缘用漆第 1 部分: 定义和一般要求》 G1981.2《GB/T 1981.2-2009 电气绝缘用漆第 2 部分：试验方法》 G1981.3《GB/T 1981.3-2009 电气绝缘用漆第 3 部分：热固化浸渍漆通用规范》G1981.4《GB/T 1981.4-2009 电气绝缘用漆第 4 部分：聚酯亚胺浸渍漆》 G1981.5《GB/T 1981.5-2009 电气绝缘用漆第 5 部分：快固化节能型三聚氰胺醇酸浸渍漆》 G2536《GB 2536-2011电工流体变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油》 G4109《GB/T 4109-2008交流电压高于1000V的绝缘套管》 G4207《GB/T 4207-2012 固体绝缘材料耐电痕化指数和相比电痕化指数的测定方法》 G4588.12《GB/T4588.12-2000预制内层层压板规范》
高分子材料的老化和防老化 研究高分子材料的老化和防老化是一个很实际的问题，也是一个很复杂的问题。 高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素的综合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值，这种现象就是老化。老化是一种不可逆的变化，它是高分子材料的通病。担是人们可以通过对高分子老化过程的研究，采取适当的防老化措施，提高材料的耐老化的性能，延缓老化的速率，以达到延长使用寿命的目的。 （1）发和老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱点，如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基，等等。外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高能辐射、电、工业气体（如、、、等）、海水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫，等等。 从结构上的原因来说，聚乙烯比聚四氟乙烯容易老化，因为C—F键的键能比C—H键的键能大，它起着保护碳链的作用。聚丙烯不如聚乙烯耐老化，这是因为聚丙烯的碳链上有甲基，甲基碳原子上的氢原子比较容易脱去。由于聚酰胺链上有羧基，聚酯纤维中的酯键容易水解，因此也容易老化。又如二烯烃聚合的橡胶中含C=C双键，容易发生热氧老化、光氧老化、臭氧老化。由于橡胶常在应力条件下使用，比较容易发生臭氧龟裂，因此臭氧老化是橡胶老化的主要原因。
氯丁橡胶由于含有吸电子基的氯原子，因而较耐老化。 聚合物由于结构上的弱点而在一定外界条件下发生的各种 老化现象如前所述。有的聚合物没有上述情况也会发生老化，如受到辐射特别是高能辐射时，化学键就会发生断裂，即使是近紫外光辐射也能足够打开一般的单键（C—H、O—H 那样的强键除外）。 （2）防止老化的措施 从发生老化的原因来看，一个主要原因是在高分子结构本身。因此，改善高分子的结构以提高老化的能力是很重要的。例如，橡胶在硫化以后，依然存在着不饱和双键，而橡胶制品在使用时又难于避免日光、氧气、臭氧等的侵蚀，所以人们研究合成新的品种就应避免或大大减少橡胶的高分子链 上的双键。当纳塔①等人用络合催化剂定向聚合了聚乙烯以后，他们就预测可以用乙烯和丙烯两种单体经共聚制成弹性体，后来，果然合成了二元乙两橡胶，乙丙橡胶区别于其他合成橡胶在结构上的一大特点就是主链中不含双键，完全饱和，使它成为最耐臭氧、耐化学品、耐高温的耐老化橡胶。但是，乙丙橡胶也带来聚二烯橡胶所没有的缺点，如硫化速率慢，不易跟金属粘合等。于是人们又研究在乙丙橡胶上接上易硫化的第三单体，以提高硫化速率。目前，乙丙橡胶已成为合成橡胶中有发展前途的一个品种。高分子科学和生产工艺的发展，将不断地改进高聚物的性能，使它们延缓老化
（1）发生老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱点，如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基，等等。外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高能辐射、电、工业气体（如、、、等）、海水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫，等等。 从结构上的原因来说，聚乙烯比聚四氟乙烯容易老化，因为C—F键的键能比C—H键的键能大，它起着保护碳链的作用。聚丙烯不如聚乙烯耐老化，这是因为聚丙烯的碳链上有甲基，甲基碳原子上的氢原子比较容易脱去。由于聚酰胺链上有羧基，聚酯纤维中的酯键容易水解，因此也容易老化。又如二烯烃聚合的橡胶中含C=C双键，容易发生热氧老化、光氧老化、臭氧老化。由于橡胶常在应力条件下使用，比较容易发生臭氧龟裂，因此臭氧老化是橡胶老化的主要原因。氯丁橡胶由于含有吸电子基的氯原子，因而较耐老化。 聚合物由于结构上的弱点而在一定外界条件下发生的各种老化现象如前所述。有的聚合物没有上述情况也会发生老化，如受到辐射特别是高能辐射时，化学键就会发生断裂，即使是近紫外光辐射也能足够打开一般的单键（C—H、O—H 那样的强键除外）。 (2）防止老化的措施 从发生老化的原因来看，一个主要原因是在高分子结构本身。因此，改善高分子的结构以提高老化的能力是很重要的。例如，橡胶在硫化以后，依然存在着不饱和双键，而橡胶制品在使用时又难于避免日光、氧气、臭氧等的侵蚀，所以人们研究合成新的品种就应避免或大大减少橡胶的高分子链上的双键。当纳塔①等人用络合催化剂定向聚合了聚乙烯以后，他们就预测可以用乙烯和丙烯两种单体经共聚制成弹性体，后来，果然合成了二元乙两橡胶，乙丙橡胶区别于其他合成橡胶在结构上的一大特点就是主链中不含双键，完全饱和，使它成为最耐臭氧、耐化学品、耐高温的耐老化橡胶。但是，乙丙橡胶也带来聚二烯橡胶所没有的缺点，如硫化速率慢，不易跟金属粘合等。于是人们又研究在乙丙橡胶上接上易硫化的第三单体，以提高硫化速率。目前，乙丙橡胶已成为合成橡胶中有发展前途的一个品种。高分子科学和生产工艺的发展，将不断地改进高聚物的性能，使它们延缓老化并延长使用寿命。 其次是在合成材料加工过程中添加防老剂。如添加防止氧气或臭氧引起老化的抗氧剂，添加紫外光稳定剂、热稳定剂、防霉剂，等等。 再次，还可以用物理防护的方法，如涂漆、镀金属、浸涂防老剂溶液等。 先说一下概念，老化本身是一个综合的塑料性能的退化过程，老化也有很多种。所以说防老化剂概念比较大，抗氧剂、紫外线吸收剂都是抗老化剂的一种。 塑料的各个不同种类，耐老化性能也不同，老化方式也不同，其中，氧化导致老化比较多见，比如PP，易于被氧化，所以PP的抗老化剂中一定会有抗氧剂的存在。
绝缘材料是变压器中最重要的材料之一，其性能及质量直接影响变压器运行的可靠性和变压器使用寿命。近年来，变压器产品所采用的新绝缘材料层出不穷。作为一个天天和绝缘件打交道的绝缘组员工，应该了解到更多更全面的绝缘材料知识。在这次培训中将介绍变压器绝缘材料的基础知识、最新进展等。希望通过培训能丰富大家的绝缘知识，并对今后的绝缘件的生产有所帮助。 1、变压器绝缘材料概述。 随着科学技术的迅速发展，电机、变压器等电气设备的应用日益广泛。而变压器运行的可靠性和使用寿命却在很大程度上取决于其所使用的绝缘材料。绝缘材料越来越为从事变压器设计和制造人员所重视。 近二十年来，变压器绝缘材料方面的新产品、新技术、新理论不断地涌现和发展，从而使变压器绝缘材料及其应用形成了一门很重要的学科。 1．1 绝缘材料概论 绝缘材料又称电介质，是电阻率高、导电能力低的物资。绝缘材料可用于隔离带电或不同电位的导体，使电流按一定方向流通。在变压器产品中，绝缘材料还起着散热、冷却、支撑、固定、灭弧、改善电位梯度、防潮、防霉和保护导体等作用。 绝缘材料按电压等级分类：一般分为：Y（90℃）、A（105）、E（120℃）、B（130℃）、F（155℃）、H（180℃）、C（大于180℃）。 变压器绝缘材料的耐热等级是指绝缘材料在变压器所允许承受的最高温度。如果正确地使用绝缘材料，就能保证材料20年的使用寿命。否则就会依据8℃定律（A级绝缘温度每升高8℃，使用寿命降低一半、B级绝缘是10℃，H级是12℃。这一规律被称为热老化的8℃规律）降低使用寿命。由高聚物组成的绝缘材料的耐热性一半比无机电介质低。 绝缘材料性能与其分子组成和分子结构密切相关。 变压器绝缘材料品种很多，按其形态一般可分气体绝缘材料、液体绝缘材料和固体绝缘材料。 2、变压器绝缘材料电器性能的四个基本参数。 变压器绝缘材料电气性能的四个基本参数包括绝缘电阻、介电系数、介质损耗因数和绝缘强度。 2.1 绝缘电阻 2.1.1 绝缘电阻的概念 绝缘材料的电阻是指绝缘材料在直流电压的作用下，加压时间较长，
目前,全世界的高分子合成工业的规模已经达到 115亿t/a 左右,超过了钢铁工 业的年总产量，发达国家的年人均产量达80~120kg,我国现有年产 量人均仅有 12kg 左右,有待发展。从最普通的日常 生活用品到最尖端的高科技产品都离不开 高分子材料，高分子材料是材料领域中发展最为迅速的一类［1］ 0 有的优良使用性能，故也称为 劣化”、“衰化”等［2,3］。材料的失效主要发生在它 的储存过程和它的 使用过程中，失效是一个普遍存在的现象。对高分子 材料亦称为 老化［4,5］。材料的失效原因，主要是由于内 外因素综合作用的结果。 外因是指材 料所处的外界环 境因素（场的作用，如物理因素、化学因素、生物因素 等；内因是 指化学成分、分子量分布、组织结构等因素［6,7］ 0 1高分子材料老化研究的历史回顾 各国在很早就对高分子材料的失效 （老化进行了研究。1870年，Bogge 首先用 B 萘胺和对苯胺作为 橡胶制品的抗降解剂（Antidegrader,而大大改进了橡胶的使用 寿命［8,9］。Dicke ns 认为人们是在1935年首次开始对聚苯乙烯的降解进行了研究, 这属于对合 成材料老化最早的研究。直至 20世纪40年代末,人们才开始较系统地 研究聚合物的降解等问题，这些研究着重于探索提高聚合物稳定化的可行性。之后 50年代,着重于橡胶的降解、 聚烯烃的老化、均聚物的热氧老化、聚丙烯腈 的化 学降解，以及硅橡胶的热 老化机理等方面。60年代初期，开始重点研究无规聚丙烯、聚硅氧烷等高分 子材料的热氧老化问题。70年代起,聚碳酸酯的光氧老化的研究开始引起人们的 注意,并对高分子材料老化试验研究的状况及手段进行 改进和分析。到了 80年代, 材料在不同环境因素（光照、氧、温度、 下，或在材料自身因素（化学成分、相结构、 料表面或材料物理化学性质和机械性能的改变 化学介质、生物活泼性介质等作用 分子构造以及官能团作用下，引起材 ,最终丧失工作的能力，这种变化通 常称为材料的失效。这是一种不可逆的物理、 化学变化。由于材料是逐渐失去原
高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素的综合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值，这种现象就是老化。老化是一种不可逆的变化，它是高分子材料的通病。但是人们可以通过对高分子老化过程的研究，采取适当的防老化措施，提高材料的耐老化的性能，延缓老化的速率，以达到延长使用寿命的目的。 （1）老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱点，如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基，等等。外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高能辐射、电、工业气体、海水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫，等等。 从结构上的原因来说，聚乙烯比聚四氟乙烯容易老化，因为C—F键的键能比C—H键的键能大，它起着保护碳链的作用。聚丙烯不如聚乙烯耐老化，这是因为聚丙烯的碳链上有甲基，甲基碳原子上的氢原子比较容易脱去。由于聚酰胺链上有羧基，聚酯纤维中的酯键容易水解，因此也容易老化。又如二烯烃聚合的橡胶中含C=C双键，容易发生热氧老化、光氧老化、臭氧老化。由于橡胶常在应力条件下使用，比较容易发生臭氧龟裂，因此臭氧老化是橡胶老化的主要原因。氯丁橡胶由于含有吸电子基的氯原子，因而较耐老化。 聚合物由于结构上的弱点而在一定外界条件下发生的各种老化现象如前所述。有的聚合物没有上述情况也会发生老化，如受到辐射特别是高能辐射时，化学键就会发生断裂，即使是近紫外光辐射也能足够打开一般的单键（C—H、O—H那样的强键除外）。 （2）防止老化的措施 从发生老化的原因来看，一个主要原因是在高分子结构本身。因此，改善高分子的结构以提高老化的能力是很重要的。例如，橡胶在硫化以后，依然存在着不饱和双键，而橡胶制品在使用时又难于避免日光、氧气、臭氧等的侵蚀，所以人们研究合成新的品种就应避免或大大减少橡胶的高分子链上的双键。当纳塔等人用络合催化剂定向聚合了聚乙烯以后，他们就预测可以用乙烯和丙烯两种单体经共聚制成弹性体，后来，果然合成了二元乙丙橡胶，乙丙橡胶区别于其他合成橡胶在结构上的一大特点就是主链中不含双键，完全饱和，使它成为最耐臭氧、耐化学品、耐高温的耐老化橡胶。但是，乙丙橡胶也带来聚二烯橡胶所没有的缺点，如硫化速率慢，不易跟金属粘合等。于是人们又研究在乙丙橡胶上接上易硫化的第三单体，以提高硫化速率。目前，乙丙橡胶已成为合成橡胶中有发展前途的一个品种。高分子科学和生产工艺的发展，将不断地改进高聚物的性能，使它们延缓老化并延长使用寿命。 其次是在合成材料加工过程中添加防老剂。如添加防止氧气或臭氧引起老化的抗氧剂，添加紫外光稳定剂、热稳定剂、防霉剂，等等。 再次，还可以用物理防护的方法，如涂漆、镀金属、浸涂防老剂溶液等。 总之，对聚合物的老化和防老化的研究是高分子科学和技术的一个重大问题。在选择单体、改进加工聚合方法、添加防老剂、保护制品表面等方面，虽已取得显著成果，但仍需进行深入的研究。 我们在使用高分子材料制品时，也要注意保护，以延缓其老化。例如，湿的聚酯纤维衣服不宜在日光下曝晒，塑料雨伞、雨衣在使用后要擦干以防止因霉菌侵蚀而发霉，等等。但是，
第一章绪论 一、绝缘材料在电机中的应用 1.绝缘材料：能够阻止电流通过的材料，体积电阻率通常大于109 Ω.cm 2. 绝缘材料的作用：将带电的部分与不带电的部分或带不同电位的部分相互隔离开来，使电流能够按照一定的路径流动。 3.电机：进行能量转换的电磁机械设备 4.电机分类：变压器、直流电机、交流电机、控制电机、脉流电机 5、电机的基本结构：静止部分（定子）：产生磁场，构成磁路，机械支撑。间隙（空气隙）：保证电机安全运行磁路的重要组成部分、旋转部分（转子）：感应电势，产生电磁转矩，实现能量转换。 定子的结构：机座、主磁极、换向极、端盖、电刷装置。转子的结构：转轴、电枢铁芯、电枢绕组、换向器。 5、电枢绕组：由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成；是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分 6.、制造电机使用的主要材料：导电材料（绕组、换向器、电刷）、绝缘材料（将带电部分与铁心、机座等接地部件以及电位不同的带电部分在电气上分离）、导磁材料（制造磁系统的各个部件如铁心、机座等）。 7、电机绝缘结构：匝间绝缘、层间绝缘、对地绝缘、外包绝缘。还有三个，填充绝缘、衬垫绝缘、换向器绝缘。 匝间绝缘：主极线圈和换向极线圈的匝间绝缘、电枢线圈的匝间绝缘、换向片、片间绝缘、同一线圈的各个线匝之间的绝缘 层间绝缘；分层平绕的主极线圈各层间的绝缘、电枢绕组前后端节部分、槽内部分上、下层之间的绝缘、线圈上、下层之间的绝缘 对地绝缘：是指电机各绕组对机座和其他不带电部件之间的绝缘、主极线圈换向极线圈的对地绝缘、电枢绕组的对地绝缘、换向器的对地绝缘，把电机中带电部件和机座、铁心等不带电部件隔离，以免发生对地击穿。 外包绝缘：包在对地绝缘外面的绝缘，主要是保护对地绝缘免受机械损伤并使整个线圈结实平整，也起到了对地绝缘的补强作用 填充绝缘：填充线圈的空隙，使整个线圈牢固地形成一个整体，减少振动，也使线圈成型规矩、平整，以利于包扎对地绝缘，也有利于散热 衬垫绝缘：保护绝缘结构在工艺操作时免受机械损伤 换向器绝缘：换向片片间绝缘换、向片组对地绝缘、换向片组和压圈间的V形云母环及云母套筒、多层优质虫胶塑性云母 8、定子线棒导线绝缘：排间绝缘、换位绝缘、换位填充。 9、水轮发电机转子绝缘：匝间绝缘、磁极托板、极身绝缘。二、绝缘材料的耐热等级根据耐热性，划分耐热等级 温度通常是对绝缘材料和绝缘结构老化起支配作用的因素 温度指数（temperature index，TI）：对应于绝缘材料热寿命图上给定时间(通常为2万小时)的摄氏温度值
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 绝缘材料老化：电气火灾的罪魁 祸首(新编版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
绝缘材料老化：电气火灾的罪魁祸首(新编 版) 翻开历年《中国火灾统计年鉴》，人们会发现每年造成群众死伤数千人、直接财产损失数十亿元的火灾中，电气致灾占绝大多数。我们在2005年的《统计年鉴》中看到：2005年由于电器安装使用不当，违反操作规定和电气产品质量低劣引起的火灾1598起，比2004年上升1.1个百分点，从2001年以来，已持续5年上升。在发生的206起特大火灾中，电气火灾84起，占40.8%。2003年、2004年、2005年电气致灾分别占当年火灾的28%、26.6%和27.6%，都高居第一位。因此，从根本上减少电气火灾，是减少火灾损失的一条捷径。 电气火灾原因从表面上看，可具体分为电气安装使用不当、违反操作规定和电气产品质量低劣，而实际上都能归结到导线(也就是俗话说的电线)上，因为引起火灾最直接的原因主要有短路和漏电，
保护导线的绝缘体就成为减少火灾的一个重要因素。 一、没有绝缘体，就没有电气安全 人们都知道，在电气线路中传输电流的是电线中的铜蕊线，包在电气线路和电器设备外面的绝缘材料起隔电作用，它把带电体与其他带电体、导体、金属构件及地面隔开，覆盖可能被人体接触的带电部位。它就像河流的堤岸一样，一方面引导和约束电流的方向，另一方面对金属带电体起到保护作用。正是因为这样，所以在电发明之后，科学家们急不可待地做的第一件事就是寻找不导电的绝缘材料，来“管束”容易引起火灾和杀伤无辜的带电体——金属导线。 另外，在不同的电工产品中，绝缘体还长时间、连续性地从事着散热冷却，机械支撑和固定、储能、灭弧、改善电场分布等重要工作。 二、绝缘材料要经受许多考验 在电气线路安装时，绝缘体就要经受第一关的考验，因为一些客观因素安装人员中不乏是假电工，或是对工作极不负责的电工。他们对待电线非常粗暴，胡乱地拉、扭、压、磨，这就要求绝缘材
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/0118268034.html, 浅析高分子材料老化原因及应对措施 作者：王悦 来源：《山东工业技术》2016年第17期 摘要：高分子材料在日常生活中随处可见，其容易受到多种不确定性因素的影响，主要 体现在交通运输、存储材料等方面。高分子材料一旦受到外界因素的影响，自身的物理性质可能就会发生根本的转变，会严重影响其使用价值。本文对影响高分子材料老化的因素及应对措施进行了分析。 关键词：高分子材料；材料老化；应对措施 DOI：10.16640/https://www.doczj.com/doc/0118268034.html,ki.37-1222/t.2016.17.172 1 高分子材料定义及其老化现象 高分子材料是指含有聚合物成分或本身为聚合物材质的，由相对分子质量较高的化合物所构成的复合型材料。此种材料具有结构易改性，延展性和可塑性极高，因此也具有易于加工的特点。在日常的生产生活中，高分子材料的应用范围十分的广泛，主要包括塑料、纤维、涂料等。其中，塑料、合成纤维等材料广泛应用于我国的航空业、社会基础设施建设和军事建造等多种关键方面，在我国的经济发展过程中有着举足轻重的作用。 在现实生活中，高分子材料的老化现象严重阻碍了材料的应用价值，甚至令材料完全丧失使用功能。高分子材料的老化现象主要是指其物理形态的变化，或者是内在的化学反应，导致化学分子的改变。导致其发生改变的因素可以是内部的也可是外部的又或是综合因素的影响。 2 高分子材料老化的原因分析 影响高分子材料老化的原因十分复杂，影响因素的种类千差万别，例如：材料自身化学结构的改变、自身物理形态的改变其他物理因素、阳光辐射、空气的湿度等等。本文主要针对以下三种影响因素进行分析。 2.1 金属掺杂物的影响 在高分子材料的制造过程中会需要许多种物质，其中大部分物质为金属材料，金属材料的作用分为几种：可以是辅助材料、主要成分或者是催化剂等。但是其中的共同点就是都避免不了要有物理层面的直接接触，而在长时间的相互接触过程中，金属材料的掺杂物就会逐渐渗透到高分子材料中，改变材料的分子结构，这会影响高分子材料的表面氧化，逐渐出现老化现象。 2.2 光照温度的影响