中华制漆（深圳）有限公司
摘要：高分子材料老化实际上就是指高分子材料才使用、存放过程中，受化学结构、物理形态、分子量、分子分布以及其他外部因素的影响而导致的性能变坏，而要想避免或是延缓高分子材料老化，则需要对其老化机理进行明确，并在此基础上探索出有效的防治措施。
关键词：高分子材料；老化机理；防治
引言
高分子材料也可称为聚合物材料，它是以高分子化合物为基体，再配有其它添加剂所构成的材料，相比于其他材料有着明显的质量轻、密度小、绝缘性强和隔热性能好等优点，因此在医药、航天、汽车等领域都有着广泛应用。高分子材料在加工、使用和贮存过程中，因为受到热、光、氧和机械力等因素的影响而导致性能变差，如弹性降低、颜色变化、强度降低等，这种现象称为高分子材料的老化。高分子材料的生产、加工技术已经趋于成熟，但相应的老化机理和防护措施却无法紧跟发展。如何防治高分子材料老化问题一直是行业内的热议话题。
1高分子材料的老化机理
1.1塑料老化机理
塑料是高分子材料中最为常见的一种，如聚乙烯塑料、聚丙烯塑料等高分子材料在生活中随处可见，而这类材料的老化，则可具体分为热氧老化与光氧老化两类，因此对于塑料的老化机理，我们同样需要从两个角度来进行分析。首先，塑料的热氧老化实际上是一种游离基链式反应，也就是说塑料在受到热或是氧的直接影响下，会引发游离基、形成游离基链，并使游离基链持续增长，最终在游离基链终止后完成老化[1]。而光氧老化则是当塑料材料在自然条件下受到日光照射时，生成自由基并进行自动氧化反应的过程，这一过程的过程比较复杂，但从总体上来看，我们可以将其看作是塑料聚合物在对光能进行吸收后，其分子链出现了断裂或是处于激发态下，这两种情况都是引起自动氧化反应的主要原因。
1.2橡胶老化机理
相比于塑料材料，橡胶材料的老化机理就显得比较简单，一般来说，天然橡胶的老化都是在光热综合作用下发生的，这种环境下橡胶中的含氧基团会受到氧化反应的影响，使香蕉中大分子的分子链发生裂解反应或是交联反应，同时香蕉中的不饱和双键也会与臭氧分子发生作用，最终生成分子臭氧化合物。这样一来，橡胶材料就会发生臭氧龟裂或商品出现臭氧龟裂等外观老化现象，逐渐硬化且变脆。
1.3合成纤维老化机理
合成纤维材料中存在着羰矩等非常活泼的基团，当合成纤维受到臭氧、辐射、氧气等因素的影响时，这些活泼的基团就会发生氧化反应，并出现酞胺键断裂的情况。酞胺键的断裂一般会使合成纤维内部的羧基转化为毅基、胺基、末端狡基以及二氧化碳，而在二氧化碳的释放过程中，合成纤维也会逐渐变黄，并在性能上发生变化，而这也就是合成纤维的老化机理。另外，由于水、热等条件都能够加快合成纤维材料的光氧化反应速度，因此当周围环境的空气湿度或是温度较高时，合成纤维的老化也会变得更加迅速。
2高分子材料老化的防治方法
2.1设置防老化涂层
高分子材料老化的主要影响因素有光、热、水、氧气、臭氧等等，由于这些因素所引起的氧化反应都需要与材料进行直接接触，因此如果能够在高分子材料外部加设一个涂层，那么也同样能够得到非常有效的防老化效果。例如当高分子材料经常会受到暴晒时，就可以在材料表面涂上色素，形成一个色素涂层，而在色素本身具有良好抗光性的情况下，高分子材料就不会因强光照射而发生光氧化反应，而高分子材料的老化也会因此而变得更加缓慢。
2.2光氧老化防护
光氧老化的防护主要利用光稳定剂控制紫外线和材料的接触或者分散材料内储存能量来抑制和延缓高分子材料的光氧老化。根据作用机理主要包括紫外线吸收剂、能量转移剂、光屏蔽剂以及自由基捕获剂等。紫外线吸收剂可以吸收紫外线，其本身处于激发态，吸收紫外线后通过发出较弱的荧光、磷光或者转变成热而恢复到基态；能量转移剂的作用机理是在高分子吸收紫外线转变成激发态后，将其能量转移到转移剂上，恢复到基态。而转移剂将能量以荧光、磷光或者热的形式散发出去，再恢复基态；光屏蔽剂主要是通过反射或者遮蔽紫外线来保护高分子材料，一般有炭黑、钛白粉、氧化锌等都可以作屏蔽剂；自由基捕获剂能捕捉材料内生成的自由基，阻止链反应的继续进行[6]。
2.3热氧老化防护
抗氧剂是指能抑制或延缓聚合物氧化过程的添加剂，根据作用机理可以分为3类：链终止型抗氧剂——主抗氧剂，氢过氧化物分解剂——副抗氧剂，金属钝化剂——助抗氧剂。链终止型抗氧剂能够与已产生的自由基或过氧自由基反应，降低其活性，而其自身也转变成不能继续链反应的低活性自由基；氢过氧化物分解剂能够使高分子过氧自由基转变成稳定的羟基化合物；金属钝化剂主要是与某些过渡金属络合或者螯合，使其减弱对高分子材料的氧化老化。这三种抗氧剂如果复合使用，一般会产生很好的协同作用。
2.4高分子材料并用
高分子材料并用主要是指对在高分子材料加工的过程中，选择多种不同性质的高分子材料，并同时通过共聚、共硫等方式来进行加工，这样一来，不同性质的高分子材料就能够混合成为一种新的高分子材料，这类高分子材料一般都具有着较强的稳定性，因此在受到光、热、水等等外部因素的影响时，比较不同意发生氧化反应，与其他常规高分子材料相比，老化速度也是比较慢的。但需要注意的是，高分子材料的并用加工必须要符合极性、相奋性等原则，并对实际加工工艺进行考虑，并非所有的高分子材料组合都可以进行并用，而这也是这一防治方法的局限性所在。
结束语
综上所述，高分子材料的老化问题一直是行业的难题，如果该问题得不到较好的解决很大层度上制约了其发展。因为环境因素的复杂性和高分子材料本身的多样性，所以对于高分子材料的老化机理研究显得尤为重要。通过分析高分子材料的老化问题，针对其原因进行了物理因素和内在因素两个方面的分类，提出了应对方法，具有一定的实际参考价值，对今后该行业预防高分子材料的老化及解决其老化问题具有一定的实际应用价值。加强这方面的研究将有助于延长高分子材料的使用寿命，节约资源并扩大其应用领域。
参考文献
[1]李倩，强洪夫.高分子材料老化表征与分子模拟研究进展[J].高分子材料科学与工程，2010（1）：170-174.
[2]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（11）：289-290.
[3]高维松.高分子材料老化分析与防老化措施分析[J].通讯世界，2015（2）：243-244.