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            康阜新材料為您分析高分子材料的老化

            發布時間:2019-08-12 08-12 16:46 作者:康阜新材料

            當今,高分子材料已在航空、汽車、船艦、基礎構建、軍用品等不同領域有著越來越廣泛的應用,然而,高分子材料在加工、貯存和使用過程中,在光、熱、水、化學與生物侵蝕等內外因素的綜合作用下,發生老化現象,從而部分喪失或喪失其使用價值。老化已成為一個亟需解決的問題,其實際造成的危害非常嚴重,尤其是在苛刻環境條件下,常導致設備過早失效、材料大量流失,不但在經濟上受到很大損失,導致資源的浪費,甚至因材料的失效分解造成對環境的污染。


            一.老化的簡介

            高分子材料,尤其是含有大量不飽和C=C雙鍵的橡膠及橡膠制品,在貯存、加工或使用過程中,在熱、光、氧、臭氧、機械力或重金屬離子等外在環境因素的影響和作用下,引起分子鏈的降解或交聯,不僅材料表面會出現斑點、失光變色、產生裂紋等,而且材料的性能逐漸變差,會變軟發黏或變硬發脆,這種現象稱為高分子材料的老化。

            老化通常有以下四種現象,分別為:

            1.變軟發粘(天然橡膠老化,橡皮筋、乳膠管、乳膠手套)  

            0102


            2.變硬變脆(大部分合成膠的老化,輪胎胎側、胎面)  

            03041565599319160047



            3.變色及龜裂(臭氧老化及光氧老化,雨刷條)

            05


            4.發霉及粉化(潮濕環境,生物老化)

            06



            二.老化的原因

            老化的原因有很多,通常分為內在原因和外部原因。

            1.內在原因,即為決定因素,分為以下幾點:

            (1)鏈節結構:橡膠的基本結構如天然橡膠的單元異戊二烯,存在雙鍵及活潑氫原子,所以易參與反應。

            07


            (2)分子鏈結構:

            大分子鏈的弱鍵、薄弱環節越多越易老化;

            不飽和碳鏈高分子比飽和碳鏈高分子更容易發生老化;

            支化的大分子比線型的大分子更容易氧化。



            (3)硫化膠交聯結構:交聯鍵有-S-、-S2-、-SX-、-C-C-

            交聯鍵結構不同,硫化膠耐老化性不同。


            (4)高分子材料配合組分及雜質:

            材料中常存在變價金屬,如Cu、Fe、Co、Ni 等。




            2.外在原因,即為誘導因素,可作以下圖表示意:

            08

            09



            三.老化的機理

            以聚丙烯PP為例,研究老化機理:

            1.鏈引發

            聚丙烯結構中的叔碳原子在光、熱和氧的作用下極易生成自由基:

            a01.



            2.鏈傳遞

            自由基自動催化生成過氧化自由基和大分子過氧化物,過氧化物分解又產生自由基,自由基又可和聚合物反應,使自由基不斷傳遞,反應延續:

            a02.



            3.鏈終止

            自由基相互結合生成穩定的產物,終止鏈反應:

            a03.



            四.老化的防護措施

            高分子材料的防護措施可以從兩方面考慮,分別為物理防護法和化學防護法。

            1.物理防護法

            原理:盡量避免高分子材料與外界老化因素接觸。

            a04.


            2.化學防護法

            原理:通過化學反應抑制老化反應進行。


            a05.


            五.結束語

            隨著高分子材料應用的深入,對它的耐老化性能要求越來越高,而高分子材料耐老化性能的影響因素很多,需要從自身結構及外部環境進行綜合考慮,有選擇性的添加助劑的同時,也要合理地選擇加工方式,最大限度的提高耐老化性能。





            關鍵詞

            PP阻燃劑PP無鹵阻燃劑 | PP環保阻燃劑 | PP阻燃母粒 | 聚丙烯阻燃劑聚丙烯阻燃母粒



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