這里是不是你遇到的高分子老化問題?
發(fā)布時間:2016-12-19
安徽安大華泰新材料,安徽大學(xué)為股東之一。安徽大學(xué)是國內(nèi)水性聚氨酯行業(yè)產(chǎn)業(yè)化示范單位,其為國內(nèi)輸送了大批水性聚氨酯行業(yè)的專家學(xué)者。公司與其緊密合作,搭建了產(chǎn)、學(xué)、研共建的良好平臺。
近年來,高分子材料憑借其原料來源豐富,密度小,力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)性能優(yōu)良,耐腐蝕,成型加工簡單,制造能耗低等一系列的優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域,成為繼水泥、鋼鐵、木材之后的第四大材料。然而,高分子材料在加工、貯存、使用的過程中,物理化學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性能會逐漸變差,如表面顏色變黃、光澤度下降、起皮、發(fā)粘、發(fā)硬、變脆等現(xiàn)象,這種現(xiàn)象稱為高分子材料的老化,或稱降解。

高分子材料老化分類
高分子材料的老化可分為物理老化和化學(xué)老化兩大類。
高分子材料的物理老化是指玻璃態(tài)高聚物通過鏈段的微布朗運(yùn)動使其凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)從非平衡態(tài)向平衡態(tài)過渡的松弛過程,導(dǎo)致體系的密度、焓、熵的變化。當(dāng)非晶態(tài)聚合物從玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以上淬火至Tg以下時,由于經(jīng)歷玻璃化轉(zhuǎn)變時黏度迅速增加,分子鏈的運(yùn)動能力下降,運(yùn)動位壘增加,因而處于熱力學(xué)非平衡狀態(tài)。淬火后試樣中存在過剩的自由體積,密度較低。在長期存放或Tg以下退火過程中,其屈服應(yīng)力、彈性模量增大和斷裂伸長率大幅度降低,材料由韌性轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈?,這就是高分子材料的物理老化現(xiàn)象。
高分子材料的化學(xué)老化可歸結(jié)為交聯(lián)和降解。降解引起高分子相對分子量減少,進(jìn)而導(dǎo)致其機(jī)械性能和電性能降低,并可能出現(xiàn)發(fā)粘和粉化等現(xiàn)象。交聯(lián)則引起高分子相對分子質(zhì)量的增加。交聯(lián)至一定程度前能改善高分子的物理機(jī)械性能和耐熱性能,但隨著分子間交聯(lián)的增多,逐漸形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),高分子變成硬、脆、不溶不熔的產(chǎn)物。
影響高分子材料老化的因素
影響高分子材料老化的因素有很多,如溫度、氧氣、光照、水分等,在高分子材料具體使用過程當(dāng)中,不可能只受某種單一因素的影響,高分子材料的老化是多種因素綜合影響的結(jié)果。
1、溫度 溫度對高分在材料的老化的影響主要體現(xiàn)在高分子材料分子鏈的運(yùn)動方面,溫度升高,高分子材料分子鏈運(yùn)動加劇,如若超過了分子鏈的離解能,變會引起高分子材料的熱降解或交聯(lián),從而導(dǎo)致高分子材料使用性能的下降,尤其是在有氧氣存在的條件下,極易造成高分子材料的熱氧老化,加劇高分子材料的降解。溫度降低,則會引起高分子材料物理狀態(tài)的變化,在材料臨界溫度兩側(cè),高分子材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)以及分子鏈會發(fā)生明顯的變化,影響高分子材料的物理性能,尤其是材料的力學(xué)性能,如在極寒環(huán)境下,塑料以及橡膠會變脆,韌性大大下降,極易折斷[3]。
2、光照 太陽光,尤其是波長在200nm——400nm范圍內(nèi)的紫外光,是導(dǎo)致高分子材料老化的主要原因,這主要是因?yàn)榇蠖鄶?shù)化學(xué)鍵的鍵能都在這一光波能量范圍內(nèi),當(dāng)高分子材料吸收了光能后,會引起高分子化學(xué)鍵的斷裂,導(dǎo)致高分子大分子鏈的斷裂,進(jìn)而導(dǎo)致高分子材料的光老化和降解,尤其是在有氧氣存在的條件下,還能夠引起高分子材料的光氧老化,加劇材料的老化降解。
3、氧氣 氧氣是導(dǎo)致高分子材料老化的又一重要因素。高分子材料中的弱鍵,如雙鍵、羰基、羥基等,極易受到氧原子的攻擊,從而形成高分子過氧自由基或過氧化物,然后導(dǎo)致高分子主鏈中弱鍵部位首先發(fā)生斷裂,甚至導(dǎo)致高分子分子量的下降,某些鏈的斷裂和分解會進(jìn)一步產(chǎn)生自由基,引發(fā)高分子鏈的氧化,加劇高分子材料的老化。當(dāng)有熱和光照存在的條件下,高分子材料還會發(fā)生熱氧老化和光氧老化降解,加劇材料的老化,減小材料的使用壽命。
4、水分 在高分子材料使用的過程中,必不可免的要暴露于大氣環(huán)境下,受到雨水、雪以及濕氣等水分的影響在所難免,高分子材料長時間與水分接觸,水分子變會通過滲透等方式滲入高分子內(nèi)部,導(dǎo)致高分子溶脹等,從而破壞高分子材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu),降低材料使用性能,另外,高分子材料其本身也具有可水解或者親水性的基團(tuán),長時間與水分接觸,高分子材料也會發(fā)生水解,導(dǎo)致高分子材料的老化。
近年來,高分子材料的老化問題日益突出,對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,產(chǎn)生了巨大影響,老化現(xiàn)象也日益受到越來越多的關(guān)注,研究高分子材料的老化,掌握其老化規(guī)律對于高分子材料的防老化具有重要的指導(dǎo)意義。

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