高分子材料老化定义和现象知识普及

 
 
 
随着科学技术的飞速发展，现代汽车制造材料的构成发生了很大的变化，金属等传统材料的比例下降，而高分子合成材料的使用则与日俱增。高分子材料大受青睐的原因是其具有原料来源丰富、价格便宜、性能优异、用途广泛、质量轻、易塑形等优点；但是，同时也有着容易因为老化而导致刚性差，易碎，寿命较短等缺陷。由于高分子材料所固有的特征，如何采取积极的防护措施减少材料的老化，延长产品使用寿命就成为人们关注的话题，本文着重介绍材料老化试验，以便通过选择适当的测试方法了解材料的老化性能，确定高分子材料老化防护的措施。
一、老化的定义
老化是指随着时间的推移，在材料中持续发生着各种可逆或不可逆的物化变化。通俗地讲，老化就是聚合物材料的性能由好变坏的一个过程。老化有物理老化和化学老化两种类型，理老化是不涉及聚合物分子结构的变化，仅是由于物理作用而发生的可逆性的变化；化学老化指聚合物在加工，贮藏，运输和使用过程中，要经受各种外界环境因素，如热、光照、臭氧、湿热、空气污染物、机械应力、高能辐射以及聚合物本身内在因素的影响，使聚合物的性能下降的不可逆的变化。
二、老化的现象
老化的现象由于聚合物的种类不同，使用条件各异，因而会有不同的老化现象和特征，老化现象归纳起来有以下四种情况：
1、外观的变化。出现污渍、斑点、银纹、裂缝、喷霜、粉化、发粘、翘曲、鱼眼、起皱焦烧、光学畸变以及光泽颜色的变化。
2、物理性能的变化。溶解、溶胀性、流变性能以及耐寒、耐热、耐光、透水、透气等性能的变化。
3、力学性能的变化。抗张强度、弯曲强度、剪切强度、冲击强度、压缩强度、抗疲劳性能、定伸变形、伸长率、可塑性能、应力松弛、蠕变等性能的变化。
4、电性能的变化。表面电阻、体积电阻、介电常数、电击穿强度的变化。





三、影响老化的因素
1、外在因素
(1)氧
氧在橡胶中和橡胶分子发生游离基链锁反应，分子链发生断裂或过度交联，弓i起橡胶性能的改变。氧化作用是橡胶老化的重要原因之一。
(2)臭氧
臭氧的化学活性比氧高得多，破坏性更大，它同样是使分子链发生断裂，但臭氧对橡胶的作用情况随橡胶变形与否而不同。当作用于变形的橡胶(主要是不饱和橡胶)时，出现与应力作用方向垂直的裂纹，即所谓“臭氧龟裂”；作用于变形的橡胶时，仅表面生成氧化膜而不龟裂。
(3)热
提高温度可引起橡胶的热裂解或热交联。但热的基本作用还是催化作用。提高氧扩散速度和活化氧化反应，从而加速橡胶氧化反应速度，这是普遍存在的一种老化现象——热氧老化。
(4)光
光波越短、能量越大。对橡胶起破坏作用的是能量较高的紫外线。紫外线除了能直接引起橡胶分子链的断裂和交联外，橡胶因吸收光能而产生游离基，引发并加速氧化链反应过程。
(5)机械应力
在机械应力反复作用下，会使橡胶分子链断裂生成游离荃，引发氧化链反应，形成力化学过程。另外，在应力作用下容易引起臭氧龟裂。
(6)水分
水分的作用有两个方面：橡胶在潮湿空气淋雨或浸泡在水中时，容易被破坏，这是由于橡胶中的水溶性物质和清水基团等成分被水抽提溶解。特别是在水浸泡和大气曝露的交替作用下，会加速橡胶的破坏。但在某种情况下水分对橡胶则不起破坏作用，甚至有延缓老化的作用。
(7)其他
对橡胶的作用因素还有化学介质(油、试剂、化学药品等)、变价金属离子、高能辐射、电和生物等。
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