一、别吃惊!高分子聚合物也会老!
1.我们身边的老化现象
老化是自然界一个普遍存在的过程,我们身边最常见的就是生命从出生、成长、衰老的过程,就是最典型的一个老化过程。
金属材料的锈蚀也是一种老化,从善良的物体变成锈迹斑斑,直到丧失使用价值。
2.高分子聚合物也分老、中、青!
高分子聚合物也一样,在加工、使用过程中,由于受热、氧、水、光、微生物、化学介质等环境因素的综合作用,高分子材料的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,如发硬、发粘、变脆、变色、失去强度等,这些变化和现象称为老化。
(1)高分子聚合物老化,会产生什么坏处?
*降低机械性能 *变褪色 *降低透明度 *表面粉化 *降低光泽度 *臭味(醇类、醛类、酮类) *龟裂
(2)高分子聚合物老化,什么因素在作怪?
* 聚合物的结构:双键、苯环不够稳定的结构,容易导致高分子分解、黄变
*聚合物合成中的残留的杂质:过氧化物、金属离子导致高分子降解、黄变
*氧(空气):氧气,臭氧的存在造成高分子的分解
*能量:机械应力,热,紫外线
*空气污染:NOx,SOx......
*水、潮湿:可能导致抽提、溶解、析出
*生物:生物酶导致的降解
(3)高分子聚合物怎么抗老化?
老化是世间万物一个自然过程,是不可避免的,但老化的速度是可以控制的!
自然广泛存在着多酚类物质:维生素E、胡萝卜素、茶多酚、虾青素、褪黑素...
材料如何防止老化?在我们这行业中,见效快、最常见的就是在材料中添加抗氧剂!
二、追溯根源,细探高分子材料的老化机理!
1.为什么会变老?
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。
罪魁祸首:自由基R
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(ROOH),并进一步分解称为羚基。如果聚合物中存在参与的催化剂金属离子,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。
2.它的老化过程是怎样的?
氧化期开始阶段:一定时间内慢速氧化,ROOH在小幅增加,增加的同时,机械性能下降、分子量下降、大分子分布下降、羚基量上升、ROOH快速增加、快速氧化。所以,抗氧剂就成了材料行业的救命仙丹。
为了防止高分子聚合物老化,可以隔绝光和热,最重要的是加入抗氧剂!
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