聚合物加工中的降解老化因素

聚合物加工中的降解老化因素

         聚合物生产加工一般是在高溫和应力的作用下实现的。因此,聚合物大分子将会因为面临热和应力的的作用或因为高溫下聚合物中微量水份、酸、碱等杂质及空气中氧的的作用而造成分子量下降,大分子结构转变 等化学反应。一般称分子量下降的的作用为降解(或裂解)。轻微的降解并不造成新的物质,只是造成某些比原始聚合物分子量低但聚合度不一样的同类大分子。严重降解队使聚合物破坏而获得单体或其他低分子物。
一、溫度的影响
在生产加工溫度下,聚合物中某些有着较不稳定结构的分子最先分解。只是过高的生产加工溫度和过长的加温時间才引发其他分子的降解。要是没有其他因素起的作用,单单因为过热而引发的降解称之为热降解。热降解为游离基链锁环节。
二、聚合物结构的影响
大部分聚合物均是以共价键相结合在一起的,共价键断裂的环节便是吸收能量的过没假如生产加工时提供的能量相等或超过健能时则非常容易出现降解。但键能的大小还与聚合物分子的结构相关。分子内的共份健相互影响,比如主链上伯碳原子的键能依次超过仲碳原子、叔破原子和季碳原子。因此,大分子链中与叔碳原子或李碳原子紧邻的键均是不很稳定的。因此 主链中带有权碳原子的聚丙烯比聚乙烯的稳定性能差,容易出现降解。
三、水份的影响
聚合物中存有的微量水份在生产加工溫度下有加快聚合物降解的的作用。在高温高压下由水引发的降解反应称之为水解作用,主要是出现于聚合物大分子的碳—杂原子键上。水引发该键断裂,并与断裂的化学键合。H+或oH-存有能加快水解速率,因此 酸和碱是水解环节的催化剂。水解的难易度水平取决于于聚合物组成中官能团和键的性能。
四、应力的影响
聚合物生产加工成型要利用生产加工设备来实现,因此大分子要不断面临应力的作用。在剪切的作用下、聚合物大分子键角和键长转变 并被迫造成拉伸形变。当剪应力的能量超过大分子键能时,会引发大分子断裂降解,降解的同时聚合物结构和性能出现相对的转变 。
五、氧的影响
生产加工过程通常有空气存有,空气中的氧在高溫下会使聚合物生成键能较差、极不稳定的过氧化结构。过氧化结构的活化能Ed较低(比如聚苯乙烯的热降解活化能为22.6千卡/克分子,造成过氧化结构后的降解活化能下降到10千卡/克分子)非常容易造成游离基。使降解反应极大加快(降解反应速率常数Kd随Ed减少而增加)。一般把空气存有下的热降解称之为热氧降解。

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