高分子材料的老化研究进展.

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

高分子在自然及人工环境下的光老化和光氧老化问题及稳定化逐渐成为人们关注

的重点之一。

在这一领域中，主要集中在对高分子材料的热、光老化、热氧老化、光氧老

化、化学介质中的老化机理及稳定化进行深入研究,这也是高分子老化科学的首

要研究内容。

2高分子材料老化的研究现状2. 1橡胶的老化

橡胶制品在热和氧两种因素的共同作用下产生的老化称之为热氧老化。橡胶

制品在实际使用过程中,往往要经受热并与空气中的氧接触，因此都会受到不同程度的热氧老化的破坏。

目前,天然橡胶是使用量最大的橡胶品种，具有很好的弹性和强度，但其因含有

大量的不饱和键，易于氧化,耐热氧老化性能不佳。为了改善天然橡胶的热氧老化性能,金冰等［10］试验了防老剂D提纯品和工业品对天然橡胶热氧老化性能的彩响，调试了其热氧化诱导期、热失重、热老化的性能变化。结果表明：含杂质少纯度高的防老剂D使天然橡胶的抗热氧老化得到改善。肖琰等［11］用热分析法和裂解

气相色谱-质谱分析研究了天然橡胶硫化胶的耐老化性能及其机理,结果表明，天然橡胶硫化胶在热氧老化初期力学性能和交联密度增加，热失重起始温度上升，随着老化过程的进行，降解效应占优势，硬度和交联密度下

高分子材料的老化研究进展

(1•石家庄学院化工学院，河北石家庄

050035; 2河北科技大学化学与制药工程学院,河北

石家庄

050018

咼岩磊1,崔文广1,牟

微1,冯俊霞1,赵地顺2

要］介绍了有关高分子材料在环境因素作用下老化研究的历史，综述了橡胶、塑料及胶粘剂的环境老化行为、国内外研

究的发展及现状，展望了高分子材料老化的研究动向和发展趋势。

［关键词］高分子；老化；研究现状；展望［中图分类号］TB 324

［文献标识码］A

［文章编号］1003-5095(2008 01-0029-04

［收稿日期］2007-12-21

［作者简介］高岩磊（1980-,女，助教,主要从事材料的环境

行为与失效分析工作。

第31 卷第 1 期2008 年01 月Vol.31No.1Jan . 2008

降，热氧稳定性变差。

乙丙橡胶在户外绝缘系统中应用广泛，其性质和表面结构在环境因素作用下会发生变化。徐业彬［12］应用SEM、XFS等技术研究了加速气候老化对乙丙橡胶表面结构的影响，结果表明，老化后橡胶表面出观微裂纹,链端氧化或链的断裂导致

COO -出现。

2 硅橡胶是特种合成橡胶中的重要品种之一。 田可新［13］对硅橡胶材料进行了 老化机理分析，指出漏流径形成是造成硅橡胶老化的最主要原因。

蔡登科等［14］

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。

氢化丁青橡胶（HNBR 以其优异的耐油、耐热和耐 老化性能已在发达国家的 汽

车、油田等工程领域得到 广泛应用。李晓东［15］测定了氢化丁苯橡胶（HSBR 老化前后的力学性能，结果表明，HSBR 的氢化度愈高，物理机械性能愈优异。

饶秋华等［16］通过热空气老化试验,建立了丁苯橡 胶（SBR 热空气老化拉伸性 能变化率与邵尔A 硬度变化值之间的相关性。 结果表明，在热空气老化过程中，无 论是普通硫化体系还是有效硫化体系，SBR 硫化胶老化后的邵尔A 硬度变化值随 老化时间的延长而呈 指数趋势增加，且老化后扯断伸长率变化率与邵尔 A 硬度变化

值之间呈线性关系。

2. 2塑料的老化

塑料材料暴露于自然环境下，受到光、热、氧、水等因素的综合作用，其性能 将不断恶化，使用寿命缩短。

聚乙烯（PE 是通用树脂品种之一，普遍用其制

造 户外阳光下使用，故其光氧老化性能为人们所关

注。

理地协调各填充组分的用量和关系,可实现填充PE 塑料紫外光降解性能的可控制 性。Deepak Srivastava 等［18］研究了老化温度和时间对LDPE/LLDPE/HDPE 薄膜 拉伸强度的影响,结果表明,当LDPE 、LLDPE 和HDPE 含量分别为

44.6（wt %、27.7（wt %和27.7（wt %时，薄膜的耐老化性能最好。高俊刚等［19］研究

认为纳米TiO 农用棚地膜。由于这种膜是在 戴李宗［17］研究了紫外光加 光照时间的变化关系。认为合

速老化过程中试样拉伸强度、断裂伸长率随组成、