高分子材料的老化和防老化的原因和如何防止它老化
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pc材质老化报告一、引言PC材质,也就是聚碳酸酯材质,因其高强度、高韧性、透明度好等特点,广泛应用于电器、光学、医疗、体育用品等领域。
然而,长期使用后,PC材质会出现老化现象,使其性能下降,甚至出现安全隐患。
本文旨在介绍PC材质老化的原因和表现,以及预防和处理措施。
二、PC材质老化原因PC材质的老化主要受以下因素的影响:1. 光照:PC材质的分子结构中含有苯环,容易被紫外线辐射分解,导致材质逐渐变黄、变脆。
2. 温度:高温会使PC材质分子间的键断裂,使材质变脆、易碎;低温则会引起材质的收缩,导致变形。
3. 湿度:湿度过高会导致PC材质吸水膨胀,破坏材质的分子结构,使其变脆、易碎。
4. 化学物质:PC材质容易被酸、碱、油等化学物质侵蚀,使其性能下降。
三、PC材质老化表现PC材质老化的表现主要有以下几个方面:1. 变黄:长期暴露在紫外线下,PC材质会逐渐变黄。
2. 变脆:高温、低温、湿度过高等因素会使PC材质变脆、易碎。
3. 变形:低温、湿度过高等因素会导致PC材质发生收缩、变形。
4. 性能下降:化学物质的侵蚀会使PC材质的性能下降,比如抗冲击性能、耐热性。
四、PC材质老化处理和预防措施1. 防止紫外线照射:可以使用遮阳网、遮阳伞等方式减少PC材质的暴露时间。
2. 控制温度、湿度:在使用环境中控制温度、湿度,避免PC材质受到过高或过低的影响。
3. 防止化学物质侵蚀:避免PC材质与酸、碱、油等化学物质接触。
4. 定期更换:对于PC材质应用频繁、暴露时间长的物品,可以定期更换。
5. 使用保护剂:可以在PC材质表面喷涂保护剂,增加其抗紫外线、耐热性和耐腐蚀性。
养护PC材质产品,延长其使用寿命,是我们每个消费者的责任。
通过以上措施的实施,能够有效地降低PC材质老化的风险,使其更加安全、持久、耐用。
高分子材料的老化及防老化研究【摘要】高分子材料在应用过程中会发生老化现象,影响其性能和使用寿命。
对高分子材料的老化及防老化研究变得至关重要。
本文首先介绍了老化机理的研究,探讨了高分子材料常见的老化方式,并分析了影响老化的因素。
接着讨论了各种防老化方法,包括添加稳定剂、控制材料制备、采用新型防老化技术等。
还介绍了材料老化测试方法,如人工加速老化试验、实地暴露试验等。
展望了高分子材料的老化及防老化研究的前景,提出了未来研究方向和挑战。
通过本文的研究,可以为高分子材料的设计、生产和应用提供一定的指导,促进材料科学领域的发展。
【关键词】高分子材料、老化、防老化、研究、机理、方式、方法、测试、技术、展望、挑战、未来1. 引言1.1 高分子材料的老化及防老化研究的重要性高分子材料在日常生活和工业生产中被广泛应用,如塑料制品、橡胶制品、涂料等,但随着时间的推移,高分子材料会出现老化现象,导致其性能下降,甚至失效。
研究高分子材料的老化及防老化对于延长材料的使用寿命、提升产品质量至关重要。
高分子材料的老化是一个复杂且持续的过程,涉及化学、物理、力学等多方面因素。
了解老化机理有助于预测材料的寿命,并采取相应的防护措施。
分析常见的老化方式如光热氧老化、臭氧老化等,有助于提高材料的抗老化性能。
通过探讨防老化方法,可以有效延缓高分子材料的老化速度,如添加抗氧化剂、紫外吸收剂等。
对材料老化测试方法的介绍和新型防老化技术的研究也是解决老化问题的关键。
展望未来,高分子材料的老化及防老化研究将持续深入,为材料科学领域的发展提供新的思路和突破口,但也面临着挑战,需要不断改进和创新。
2. 正文2.1 老化机理研究高分子材料的老化是指在长期使用或储存过程中,受到外界环境因素的作用而发生结构和性能的逐渐变化的过程。
老化过程是一个复杂的物理化学过程,通常会导致高分子材料的力学性能、光学性能、热学性能等各方面的性能逐渐下降。
了解高分子材料的老化机理是进行防老化研究的基础。
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—OHR•+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。
高分子材料的耐老化性能与应用探索在现代科技和工业领域中,高分子材料扮演着举足轻重的角色。
从日常生活中的塑料制品到航空航天领域的高性能部件,高分子材料的应用无处不在。
然而,高分子材料在使用过程中往往会面临老化的问题,这不仅会影响其性能和使用寿命,还可能带来安全隐患。
因此,深入研究高分子材料的耐老化性能,并探索其在不同领域的应用,具有重要的现实意义。
一、高分子材料老化的原因高分子材料的老化是一个复杂的过程,受到多种因素的综合影响。
其中,最主要的因素包括以下几个方面:1、光氧老化阳光中的紫外线是导致高分子材料老化的重要因素之一。
紫外线能够激发高分子材料分子链中的化学键,使其发生断裂和交联,从而改变材料的物理和化学性能。
例如,塑料在长期暴露于阳光下会变得脆化、褪色。
2、热氧老化温度的升高会加速高分子材料的氧化反应。
在有氧存在的情况下,高分子材料容易发生热氧老化,导致分子链的降解和性能下降。
高温环境下,橡胶制品容易变软、发粘甚至失去弹性。
3、化学介质老化高分子材料在接触到化学介质,如酸、碱、盐等时,可能会发生化学反应,导致材料的结构和性能受到破坏。
例如,某些聚合物在强酸或强碱环境中会被腐蚀。
4、生物老化在一些特定的环境中,如潮湿、微生物滋生的场所,高分子材料可能会受到生物因素的影响而老化。
微生物的代谢产物或酶的作用可能会侵蚀高分子材料的表面。
二、高分子材料耐老化性能的评估方法为了准确评估高分子材料的耐老化性能,科研人员和工程师们采用了一系列的测试方法。
1、力学性能测试通过拉伸试验、弯曲试验等力学性能测试,可以了解高分子材料在老化前后的强度、模量、韧性等指标的变化。
2、外观观察直接观察材料的外观变化,如颜色、光泽、表面粗糙度等,也是一种简单而直观的评估方法。
3、热分析热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)等热分析技术可以用于研究高分子材料在老化过程中的热稳定性和相变情况。
4、红外光谱分析利用红外光谱可以分析高分子材料分子结构的变化,从而判断其老化程度。
高分子防老化高分子防老化是高分子化学中的一个重要课题。
高分子老化主要是热氧老化和光氧老化;对于不饱和的高分子,臭氧老化也占一定的地位。
主要的防老化措施有:①在高分子中添加各种稳定剂(高分子防老剂);②用物理方法进行防护;③改进聚合和加工工艺;④进行聚合物的改性。
其中,添加稳定剂是防老化常用的方法。
防热氧老化通常,改进加工成型工艺,例如降低加工温度和受热时间,避免不必要的露天曝晒,都可以收到防热氧老化的效果。
但更为有效的方法是添加各种防热氧老化稳定剂。
稳定剂按其稳定作用可以分为两大类:第一类是使活性自由基反应终止的自由基链破坏剂;第二类为能抑制引发反应发生的抑制性抗氧剂。
第一类稳定剂又称主抗氧剂,分为三种:①自由基捕获体它能与由热、光和氧的作用生成的高分子自由基R·或过氧化物自由基ROO·反应,生成不能再引发反应的物质,例如苯醌就是一种自由基捕获体。
②电子给予体为具有能提供电子的一类化合物,如叔胺类。
当叔胺与自由基RO2·相遇时,由于电子转移,使活性链反应终止:③氢原子给予体为具有活泼氢原子的一类化合物,它能使自由基R·或RO2·稳定化,自身变成一个活性低的、但又能捕获其他活性基团的稳定自由基,从而使链式反应终止。
这类抗氧剂常用的有仲芳胺和阻碍酚两大类。
以仲芳胺为例,其"捕捉"高分子自由基从而抑制老化的机理如下:第二类抗氧剂又称辅助抗氧剂,有过氧化物分解剂和金属离子钝化剂两种。
过氧化物分解剂如含硫或含磷有机化合物等能使过氧化物分解成非活性物质,从而使链式反应终止。
某些金属离子的存在对聚合物的自动氧化起着催化作用,同时还能促进过氧化物分解为自由基。
金属离子钝化剂实际上是一些能与金属离子生成络合物的螯合剂,它使金属离子形成络合物而失去其催化作用,如芳香胺、酰胺类等。
不同的抗氧剂并用,可以产生加和效应或协同效应,但也可能产生对抗效应。
聚碳酸酯老化
聚碳酸酯,作为一种重要的工程塑料,在各种工业领域中得到广泛应用,例如电子电器、汽车、医疗器械等领域。
然而,随着时间的推移,聚碳酸酯材料也会发生老化现象,这种老化会对其性能和可靠性产生负面影响,因此研究聚碳酸酯老化的机理和预防措施变得至关重要。
聚碳酸酯老化的主要原因之一是光热老化。
这是因为聚碳酸酯在长时间的暴露于紫外线和热量下会发生分子链断裂和降解,导致材料变脆、色泽变化以及表面粗糙等现象。
另外,聚碳酸酯在长期高温环境下也容易发生老化,高温会加速分子链的运动和交联反应,从而进一步降解材料性能。
除了光热老化外,化学老化也是聚碳酸酯老化的重要因素之一。
聚碳酸酯在遇到一些化学物质时会发生化学反应,导致分子结构的改变和性能下降。
例如,一些溶剂、酸碱等会对聚碳酸酯材料产生侵蚀作用,使其失去原有的性能,甚至发生龟裂、变形等现象。
为了延缓聚碳酸酯老化的发生,可以采取一些预防措施。
首先,在产品设计阶段就应该考虑材料的选择和使用环境,尽量避免暴露在长时间紫外线和高温环境下。
其次,可以通过添加抗氧化剂、紫外线吸收剂等助剂来提高材料的耐老化性能。
此外,定期对使用中的聚碳酸酯制品进行检查和维护,及时更换老化严重的零部件也是非常重要的。
总的来说,聚碳酸酯老化是一个复杂的过程,受到光热、化学等多种因素的影响。
通过深入研究其老化机理,并采取相应的预防和修复措施,可以有效延缓材料老化,提高产品的使用寿命和可靠性,保障其在各个领域的应用。
1。
高分子材料老化试验分析:高分子材料试验室加速老化高分子材料自身技术含量高、附加值高,一直是发达国家和跨国公司十分重视的发展领域,具有广阔的市场空间。
因此,也对其质量性能、可靠性水平、保障能力等提出了更高要求。
如何本着节能、低碳和生态发展的原则,最大程度的发挥高分子材料制品的功能,就越来越受到人们的。
而老化正是影响高分子材料可靠性和耐久性的重要因素。
高分子材料的老化现象老化由物理老化和化学老化两种类型。
高分子材料在加工、贮存和使用过程中,由于受到各种外界环境因素的影响,其性能逐渐由好变坏,以致最后丧失使用价值,这种现象就属于高分子材料的老化。
不仅造成资源浪费,甚至会因其功能失效酿成更大的事故,而且其老化引起的材料分解也可能会对环境产生污染。
影响高分子材料老化的因素1.宏观影响因素因为高分子聚合物在加工、使用过程中,会受到氧、臭氧、热、水、光、微生物、化学介质等环境因素的综合作用, 其化学组成和结构会发生一系列变化,物理性能也会相应变坏,如变色和褪色、聚合物发黄、变糊、开裂、龟裂、剥离和分层、翘曲、脆化、拉伸强度损失、粉化、起泡、失光等,这些变化和现象就称为老化。
2.微观影响因素高分子聚合物在热或光的作用下会形成激发态的分子,当能量足够高,分子链就会断裂形成自由基,自由基可以在聚合物内部形成链式反应,继续引发降解,也可能引起交联。
如果环境中存在氧气或臭氧,还会诱发一系列氧化反应,形成氢过氧化物,并进一步分解成为羰基。
如果聚合物中存在残余的催化剂金属离子,或在加工、使用中带入金属离子如铜、铁、锰、钴等,会加速聚合物的氧化降解反应。
高分子材料试验室加速老化为加快试验周期,更快的得到老化数据,试验室通常使用人造光源模拟日光辐射,匹配不同的温湿度及淋雨条件等,可以模拟各种自然气候。
1)光源的选择常用的人造光源有氙弧灯、金属卤素灯及紫外荧光灯。
紫外荧光灯在中波紫外和短波紫外范围内,能很好的模拟日光。
而氙弧灯和金属卤素灯在全光谱均能很好的模拟日光。
聚合物材料的老化机制与防护在我们的日常生活和工业生产中,聚合物材料无处不在,从塑料制品到橡胶制品,从涂料到纤维,它们的应用广泛且不可或缺。
然而,随着时间的推移,这些聚合物材料往往会出现性能下降、外观变差等老化现象,这不仅影响了其使用效果和寿命,还可能带来安全隐患和经济损失。
因此,深入了解聚合物材料的老化机制,并采取有效的防护措施,具有重要的现实意义。
一、聚合物材料老化的表现聚合物材料老化后的表现多种多样,常见的有以下几种:1、外观变化这是最直观的老化现象,如颜色变黄、变暗,表面出现裂纹、粗糙、失去光泽等。
例如,长期暴露在阳光下的塑料椅,会逐渐褪色并变得脆化。
2、物理性能下降材料的强度、硬度、韧性等物理性能会逐渐降低。
比如,橡胶密封圈使用一段时间后会变得松弛,密封效果变差。
3、化学性能改变可能会发生氧化、水解等化学反应,导致材料的化学组成和结构发生变化,从而影响其性能。
例如,某些聚合物在潮湿环境中容易水解,降低其稳定性。
二、聚合物材料老化的机制聚合物材料的老化是一个复杂的过程,通常由多种因素共同作用引起,主要的老化机制包括以下几个方面:1、热老化温度是影响聚合物老化的重要因素之一。
在高温环境下,聚合物分子链的运动加剧,容易导致分子链的断裂和交联,从而改变材料的性能。
此外,高温还会加速氧化、热分解等化学反应的进行。
2、光老化阳光中的紫外线对聚合物材料具有很强的破坏作用。
紫外线能够激发聚合物分子中的化学键,使其发生断裂和降解,导致材料的性能下降。
例如,户外使用的塑料薄膜在长期阳光照射下会变得易碎。
3、氧化老化氧气在聚合物老化过程中起着关键作用。
聚合物与氧气接触时,容易发生氧化反应,形成过氧化物和自由基,进而引发一系列的链式反应,导致材料的老化。
许多聚合物材料在空气中会逐渐氧化变脆。
4、水解老化当聚合物材料处于潮湿环境或与水接触时,可能会发生水解反应。
水分子会攻击聚合物分子中的某些化学键,使其断裂,从而影响材料的性能。
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(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。
环氧树脂材料的老化机理与防护方法摘要:环氧树脂是一类具有三维交联网络结构的热固性高分子材料,具有较高比强度和优良的粘结性能等的优点,在众多工业领域中应用极其广泛。
但由于其内部结构多样性,导致在使用过程中,容易发生内外因素对材料老化失效的负面影响。
本文重点综述了环氧树脂因外部环境因素影响产生的三种老化形式:热氧老化、紫外老化和湿热老化。
通过对不同老化失效形式的因素和机理分析,总结了三种防护方法提高环氧树脂耐老化性能,避免材料外观、结构和性能的破坏,延长使用寿命。
关键词:环氧树脂;基体结构;老化失效;改性;光稳定剂一、引言环氧树脂是一类以芳香族、脂肪族或脂环族结构为骨架,分子中含有环氧基、亚甲基、羟基和醚键等化学基团的热固性高分子合成材料。
它已被广泛地应用于多种金属与非金属的粘接、耐腐蚀涂料、电气绝缘材料、玻璃钢/复合材料等的制造,在电子、电气、机械制造、化工防腐、航空航天、船舶运输及其他许多工业领域中起到重要的作用,已成为各工业领域中不可缺少的基础材料[1]。
但是,环氧树脂由于其结构特点和使用环境不同,容易受到多种因素影响,造成了环氧树脂不同原因的老化现象。
二、老化因素与机理引起环氧树脂老化的因素主要分为内在和外在两种因素。
内在因素主要由环氧树脂本身化学键决定,化学键的构成对其性能影响巨大。
环氧树脂分子间的键能十分容易受到外界因素的影响,造成化学键的断裂而形成自由基。
自由基正是自由基反应的起点,也就是环氧树脂老化的开端[2]。
外在因素即环境因素,主要包括紫外线、大气组成(主要是氧和臭氧等)、温度湿度的变化等其他自然因素。
这些因素与环氧树脂发生了化学作用才导致老化[3]。
本文主要介绍三种外在因素引起的各种老化失效现象。
(一)热氧老化热氧老化对材料的影响主要通过高温和氧气作用来实现,在热氧环境下,环氧主链会受到氧气的攻击而断裂,导致分子量降低。
温度越高,树脂越容易被氧化,同时产生活泼的自由基(R·)。
第四章橡胶的老化与防护§4.1 概述各种高分子材料虽然都有着各自优异的特性,但也有着共同的缺点,也就是说都有着一定的使用期限,原因就是它们都会在不同程度上发生老化。
一.橡胶老化的概念橡胶或橡胶制品在加工、贮存和使用的过程中,由于受内、外因素的综合作用(如热、氧、臭氧、金属离子、电离辐射、光、机械力等)使性能逐渐下降,以至于最后丧失使用价值,这种现象称为橡胶的老化。
橡胶老化的现象多种多样,例如:生胶经久贮存时会变硬,变脆或者发粘;橡胶薄膜制品(如雨衣、雨布等)经过日晒雨淋后会变色,变脆以至破裂;在户外架设的电线、电缆,由于受大气作用会变硬,破裂,以至影响绝缘性;在仓库储存的或其他制品会发生龟裂;在实验室中的胶管会变硬或发粘等。
此外,有些制品还会受到水解的作用而发生断裂或受到霉菌作用而导致破坏……所有这些都是橡胶的老化现象。
老化过程是一种不可逆的化学反应,象其他化学反应一样,伴随着外观、结构和性能的变化。
二.橡胶在老化过程中所发生的变化1.外观变化橡胶品种不同,使用条件不同,发生的变化也不同。
变软发粘:天然橡胶的热氧化、氯醇橡胶的老化。
变硬变脆:顺丁橡胶的热氧老化,丁腈橡胶、丁苯橡胶的老化。
龟裂:不饱和橡胶的臭氧老化、大部分橡胶的光氧老化、但龟裂形状不一样。
发霉:橡胶的生物微生物老化。
另外还有:出现斑点、裂纹、喷霜、粉化泛白等现象。
2.性能变化(最关键的变化)物理化学性能的变化:比重、导热系数、玻璃化温度、熔点、折光率、溶解性、熔胀性、流变性、分子量、分子量分布;耐热、耐寒、透气、透水、透光等性能的变化。
物理机械性能的变化:拉伸强度、伸长率、冲击强度、弯曲强度、剪切强度、疲劳强度、弹性、耐磨性都下降。
电性能的变化:绝缘电阻、介电常数、介电损耗、击穿电压等电性能的变化、电绝缘性下降。
外观变化、性能变化产生的原因是结构变化。
3.结构变化分子间产生交联,分子量增大;外观表现变硬变脆。
分子链降解(断裂),分子量降低,外观表现变软变粘。
橡胶老化的原因橡胶是一种常见的高分子材料,广泛应用于各个领域。
然而,随着时间的推移,橡胶制品会逐渐变得老化,失去其原有的性能和功能。
那么,究竟是什么原因导致了橡胶老化呢?本文将从以下几个方面进行探讨。
1. 氧化老化氧化老化是橡胶老化的主要原因之一。
橡胶中的双键结构容易与空气中的氧气发生反应,形成过氧化物。
这些过氧化物会引发链的断裂和交联结构的破坏,导致橡胶的硬化和脆化。
氧化老化一般发生在橡胶制品的表面,形成氧化皮层,使橡胶失去光泽和柔软性。
2. 热老化热老化是指橡胶在高温环境下长时间暴露导致老化。
高温会加速橡胶分子链的运动,使橡胶的结构发生改变。
这种改变包括链的断裂、交联结构的破坏和分子量的降低。
热老化会使橡胶变硬、变脆,并失去原有的弹性和拉伸性能。
3. 光照老化光照老化是指橡胶在紫外线的照射下发生的老化现象。
紫外线能够引发橡胶分子链的断裂和交联结构的破坏,导致橡胶的老化。
光照老化主要发生在橡胶制品的表面,使橡胶变黄、变硬,并失去原有的弹性和机械性能。
4. 化学老化化学老化是指橡胶与化学物质发生反应导致的老化现象。
化学物质可以是橡胶制品在使用过程中接触到的物质,如酸、碱、盐等,也可以是橡胶本身的成分,如添加剂、填充剂等。
这些化学物质与橡胶发生反应,改变橡胶的结构和性能,导致橡胶老化。
5. 力学应力和变形橡胶在受到力学应力和变形时,其分子链会发生拉伸和扭曲,导致链的断裂和交联结构的破坏。
这种力学应力和变形会加速橡胶的老化过程。
特别是当橡胶在高温和湿度条件下受到力学应力时,老化速度更快。
橡胶老化的原因主要包括氧化老化、热老化、光照老化、化学老化以及力学应力和变形。
这些因素相互作用,导致橡胶失去其原有的性能和功能。
为了延缓橡胶的老化,可以采取一些措施,如添加抗氧化剂、使用防紫外线剂、控制温度和湿度等。
只有正确处理和保护橡胶制品,才能延长其使用寿命,提高其性能和可靠性。
高分子材料的老化及防老化研究1. 引言1.1 高分子材料的老化问题高分子材料的老化问题是指高分子材料在长时间使用过程中所面临的性能衰减、物理结构变化和化学组成变化现象。
高分子材料在实际应用中往往会受到光、热、氧、湿等环境因素的影响,导致其老化加剧。
聚乙烯材料在阳光照射下会发生裂解和氧化反应,导致材料表面变得粗糙、发黄甚至开裂;聚氯乙烯材料在长时间加热作用下会发生塑化剥离、变脆等现象。
高分子材料的老化问题不仅会降低材料的性能和寿命,还会影响产品的安全性和稳定性。
针对高分子材料的老化问题,科研人员们开展了大量的研究工作,希望找到有效的方法延缓材料的老化进程,提高材料的稳定性和耐用性。
对高分子材料的老化机理进行深入研究,并寻找有效的防老化技术成为了当下研究的热点之一。
随着科学技术的不断发展,高分子材料的老化问题必将得到更好的解决,为各行各业提供更加稳定、可靠的材料。
1.2 研究背景高分子材料的研究背景十分重要,随着高分子材料在各行各业的广泛应用,其老化问题也日益凸显出来。
高分子材料的老化是指材料在长期使用过程中受到外界环境和内部因素影响,导致结构和性能发生不可逆转的变化。
这种变化可能表现为颜色变浅、机械性能降低、表面开裂或龟裂等现象,严重影响材料的使用寿命和性能。
研究高分子材料的老化问题具有十分重要的意义。
随着科技的不断进步和人们对材料性能要求的提高,高分子材料的老化问题已成为当前研究的重点之一。
在实际生产和应用中,高分子材料的老化问题给企业带来了经济损失,也给消费者带来了安全隐患,因此探讨高分子材料老化机理,并寻找有效的防老化技术具有重要的现实意义。
研究高分子材料老化问题的背景是十分重要的,只有深入了解老化机理、分析老化影响因素并探讨防老化技术,才能为延长材料寿命、提高材料性能提供科学依据。
1.3 研究意义高分子材料的老化问题一直是材料科学领域的重要研究方向。
随着高分子材料在各个领域的广泛应用,其老化问题日益凸显。
(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。
紫外线UV通常指在室外的情况,阳光中的UV是高能粒子,会导致塑料分子长
链断裂,使塑料性能下降。而紫外线吸收剂会吸收UV,把UV的能量转换为热
量,保护塑料分子链。