高分子材料老化的外在因素

高分子材料老化的外在因素

一、溫度的影响

溫度上升，高分子链的运动加快，如果超出化学键的离解能，便会造成高分子链的热降解或基团剥落，现在高分子材料的热降解有很多文献资料报导；溫度减低，通常会影响材料的力学特性。与力学特性息息相关的临界温度点包含玻璃化转变溫度、粘流溫度和熔点，材料的物理形态可分类为玻璃态、高弹态、粘流态。

二、湿度的影响

湿度对高分子材料的影响可归结于水分对材料的溶胀及溶解的作用，使维持高分子材料聚集态结构的分子间作用力转变，进而破坏材料的聚集形态，特别对非交联的非晶聚合物，湿度的影响极为明显，会使高分子材料发生溶胀甚至于聚集态解体，进而使材料的特性遭到损坏；对结晶形态的塑料或纤维，因为存有水分渗透局限，湿度的影响并不是很明显。

三、氧气的影响

氧是造成高分子材料老化的重要因素，因为氧的渗透性，结晶型聚合物较无定型聚合物耐氧化。氧首先攻击高分子主链上的薄弱点，如双键、羟基、叔碳原子上的氢等基团或原子，产生高分子过氧自由基或过氧化物，随后在这位置造成主链的开裂，比较严重时，聚合物分子量明显降低，玻璃化转变溫度减低，而使聚合物变粘，在某些易分解为自由基的引发剂或过渡金属元素存有下，有加快氧化反应的趋向。

四、光老化

聚合物受光的直射，可否造成分子链的开裂在于光能与离解能的相对大小及高分子化学结构对光波的敏感性。因为地表存有臭氧层及大气层，可以到了地面的阳光光线波长范围为290～4300纳米，光波能量高于化学键离解能的仅有紫外区域的光波，会造成高分子化学键的断裂。

例如，紫外波长300～400纳米，能被带有羰基及双键的聚合物吸收，而使大分子链断裂，化学结构转变，而使材料特性下降；聚对苯二甲酸乙二酯对280纳米的紫外线具备强烈吸收，降解产物主要是CO、H、CH；只带有C-C键的聚烯烃对紫外线无吸收，但在存有少许杂质的情形下，如羰基、不饱和键、氢过氧化基团、催化剂残基、芳烃和过渡金属元素，可以推动聚烯烃的光氧化反应。

五、化学介质的影响

化学介质只能渗透到高分子材料的內部，才可以发挥效果，这类的作用包含对共价键的的作用与次价键的作用两种。共价键的的作用体现为高分子链的断链、交联、加成或这类作用的綜合，这是一个不可逆的化学过程；化学介质对次价键的破坏尽管沒有造成化学结构的改变，但材料的聚集态结构会改变，使其物理性能发生相对应改变。

环境应力开裂、溶裂、增塑等物理变化，是高分子材料的化学介质老化的常见体现。

清除溶裂的方法是清除材料的内应力，在材料的成型制作后退火，有益于清除材料的内应力。增塑是在液体介质与高分子材料不断使用的场合，高分子与小分子介质间的相互作用力部分取代了高分子之间的相互作用力，使高分子链段容易运动，体现为玻璃化改变溫度降低，材料的強度、硬度与弹性模量降低，断裂伸长率增加等。

六、生物老化

因为塑料制品在加工过程中几乎都采用了多种多样的添加剂，因此经常变成霉菌的营养源。霉菌生长时吸取了塑料表面和內部的营养成分并变成菌丝体，菌丝体还是导体，因此使塑料的绝缘性降低，重量改变，严重性时候发生剥落。霉菌生长时的代谢物中富含有机酸和毒素，会使塑料的表面发生发粘、掉色，变脆、光洁程度降低等问题，还可以使长时间使用这类霉腐塑料的人沾染疾病。

多糖类天然高分子以及改性化合物根据与通用塑料的共混改性等方式可以制作成可降解的一次性地薄膜、片材、容器、发泡制品等，其废弃物可以根据自然环境中普遍具有的淀粉酶等多糖类天然高分子分解酶的介入，逐渐水解成小分子化合物，而且最后分解无污染的二氧化碳和水，重归生物圈。根据这类优势，以淀粉为代表性的多糖类天然高分子化合物到现在仍为可降解塑料的一种主要构成部分。

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