浅谈高分子材料老化原因及应对措施

浅谈高分子材料老化原因及应对措施

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摘要:高分子材料在人们生活中随处可见,受多个不确定因素的影响,自身具备的物理性能将发生改变,影响其使用价值。尤其是在交通运输、材料储存工作中。基于此,文章中对高分子材料老化现象以及造成的原因进行分析,并给出合理的应对措施。

关键词:高分子;材料;老化原因;应对措施

一、高分子材料的老化现象

高分子材料主要是含有聚合物成分以及自身具备聚合物材质的材料,其具备的分子质量高,由化合物组成的一种复合型材料。高分子材料的结构具备易改性、延展性以及更高的可塑性,所以,也方便对其加工。在人们的日常生活中,高分子材料被广泛应用,其产生了塑料、纤维、涂料等。尤其在我国的航空领域、社会基础设施建设领域以及军事领域等,都能作为关键,促进我国经济社会的发展。但是,如果高分子材料发生老化,将影响材料的价值和应用,甚至丧失自身性能。一般情况下,高分子材料老化现象主要表现为:物理形态发生改变、内部化学反应的产生,化学分子被改变。这些现象都是因为内部和外部因素的影响造成的。如图一所示,为高分子材料的结构简式,合成高分子材料用途广泛、性能优异,其功能与分子结构有密切的关系。因此,对其老化现象进行预防十分必要[1]。

图一高分子材料的结构简式

二、高分子材料老化的原因

影响高分子材料老化现象的原因更为复杂,其影响种类更丰富。如:材料自身的化学结构、自身的物理形态等。再如:受到阳光和空气湿度的影响等。具体表现为以下几点。

第一,金属掺杂物。在对高分子材料制作期间,会需要很多物质,如:金属材料的广泛应用。将其作为辅助材料,其成本中含有催化剂,无法避免其与物理层面直接接触,在这种长期状态下,金属材料中的掺杂物将不断与高分子材料融合,降低高分子材料的结构性能,增加其表面氧化和老化现象。

第二,光照温度。在我国生活中,随着温度的不断上升,水分子以及物理颗粒等物质,具备的传播速度也在不断加快。高分子材料受到温度提升的影响,其具备的震动也不断增强,这时候,化学原理被分解。高分子材料在分子链之间,化学键离解为固定的温度,当分子键的温度累积并超出后,高分子链被热降解或者分解,从而引起老化。所以说,高分子材料受到温度的变化,其具备的物理化学性能被改变,老化现象更为严重。对于聚合物材料,当在光直射下,如果化学分子链被分解,需要观察光能和离解能之间的大小。在特定的范围内,紫外线波长被双键聚合物吸收,大部分的化学链断裂,从而改变高分子材料的化学结构,其具备的性能不断下降,引起严重的老化现象[2]。

第三,温度。温度对高分子材料也会产生很大影响。基于游离的水分子造成的。当高分子材料在水分子较为密集的环境下,两者不断渗透,随着时间的不断演变,高分子材料会发生明显的溶胀现象,甚至被直接溶解,从而改变其存在的物理性能。尽管在一定程度上能改变高分子材料中的分子作用力,但是,高分子材料的聚集状态也会发生很大改变,从而导致高分子材料具备的性能以及使用价值不断降低[3]。

三、高分子材料老化的应对措施

(一)热老化现象的预防

当高分子材料发生热老化现象的时候,为了对其预防,可以对温度有效控制,保证其在玻璃化温度以上,保证能更为合理的抑制结晶型塑料和橡胶,避免高分子材料老化现象的产生[4]。但是,在实际控制过程中,基于特定范围的温度,还会降低高分子材料内部的温度,高分子材料的物理性能将发生改变,无法保证高分子材料的自身价值。当对高分子材料实施生产以及加工过程中,可以为其适当的增加一些增塑剂,保证能增强高分子的可塑性,避免玻璃化温度的提升,也能给予高分子材料更强的抗寒性。增塑剂在高分子材料中的使用,可以发挥两个作用,第一,分子增塑剂,能在一定机理作用下,促进分子水平与材料分子的融和,也能在相互作用下,避免高分子链之间遭到破坏。在很大程度上,不仅缓解材料的刚性,也保证了分子链柔性的增加。第二,结构增塑作用,在一定机理作用下,增塑剂能将分子的厚度、分布尺寸等改变,促进聚合物聚集形态以及结构的均匀分布,以确保能获得良好的润滑作用[5]。

(二)湿老化现象的预防

在近几年不断发展中,我国的空气污染问题更为严重,空气中的硫化物、酸化物等在工厂内逐渐排放,在一定催化作用下,聚酯、聚酰胺等高分子材料受到酸碱以及空气中水分子的影响,产生明显的分子水解现象。在这种情况下,给大气环境带来严重污染,更为严重的,也会带来明显的酸雨现象,从而危害社会上的基础建筑。因此,在使用高分子材料的时候,需要加强多方面的重视。实际上,高分子材料已经被广泛应用,为了避免其性能发生改变,在使用过程中,可以为高分子材料增加一层防水膜,确保其与水的接触,降低水解现象,延缓高分子材料的老化速度[6]。

(三)光老化现象的预防

为了对高分子材料的光老化现象进行预防,可以利用稳定较强的措施,严格控制紫外线的辐射,避免其对高分子材料造成危害,分散高分子材料储存的能量。同时,为了避免处于激发状态的高分子降低能力,也不能使其产生链式反应,需要为其增加屏蔽剂,避免高分子材料的光老化。如:光屏蔽剂的应用,主要使用涂层和颜料,能将其附着在高分子材料外,以达到材料的美化作用,促进遮蔽紫外线和吸收紫外线的目的。

总结:

在近几年不断进步和发展下,人们的环保意识不断形成。我国已经加强了对绿色环境的重要性,促进高分子材料利用效率的提升,防止高分子材料老化,成为当前重点思考的问题。从上文中可知,高分子材料受到温度和湿度方面的影响,将加速高分子材料的老化,因此,基于问题的产生,需要结合实际情况,为其提出合理的应对措施,以促进工作内容更完善。

参考文献:

[1]赵素祥.试论高分子材料的老化及防老化技术[J].化工管理,2017(3):115.

[2]宫发江,王小丹.高分子材料老化原因及应对措施浅述[J].环球市场,2016(14):185.

[3]王玉环,王佳楠,关晴月,等.探究高分子材料的老化与防老化措施[J].科学与信息化,2016(29):12-13.

[4]陈青,魏伯荣,宋美华,等.环境因素对高分子材料性能的影响[C].“温橡”杯2012年橡胶制品新技术交流暨信息发布会论文集.海口经济学院%西北工业大学%中国航天电子技术研究院,2012:169-172.

[5]朱志鹏,皮红,郭少云,等.应力作用下高分子材料的老化行为研究[J].聚氯乙烯,2008(2):6-9,26.

[6]周远翔,刘睿,侯非,等.纳米二氧化硅对电缆附件用硅橡胶材料电树枝老化起始性能的影响[C].全国第九次电力电缆运行经验交流会论文集.2012:1053-1057.

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