材料老化的原因与预防措施

高分子材料在加工、贮存和使用过程中，在光、热、水、化学与生物侵蚀等内外因素的综合作用下会发生老化降解，导致性能下降。知己知彼才能百战不殆，因此，了解高分子老化因素，对症下药非常重要。

1.内在因素

1聚合物的化学结构

聚合物发生老化与本身的化学结构有密切关系，化学结构的弱键部位容易受到外界因素的影响发生断裂成为自由基。这种自由基是引发自由基反应的起始点。

2物理形态

聚合物的分子键有些是有序排列的，有些是无序的。有序排列的分子键可形成结晶区，无序排列的分子键为非晶区，很多聚合物的形态并不是均匀的，而是半结晶状态，既有晶区也有非晶区，老化反应**从非晶区开始。

3立体归整性

聚合物的立体归整性与它的结晶度有密切关系。一般情况下规整的聚合物比无规聚合物耐老化性能好。

4相对分子质量及其分布

一般情况下聚合物的相对分子质量与老化关系不大，而相对分子质量的分布对聚合物的老化性能影响很大，分布越宽越容易老化，因为相对分子质量分布越宽端基越多，越容易引起老化反应。

5微量金属杂质和其他杂质

高分子材料在加工时，要和金属接触，有可能混入微量金属杂质，或在聚合时残留一些金属催化剂，这些都会起到自动氧化(即老化)的引发作用。

2. 外在因素

1温度的影响

温度升高，高分子链的运动加剧，一旦超过化学键的离解能，就会引起高分子链的热降解或基团脱落；温度降低，往往会影响材料的力学性能。

橡胶属于高度交联的、非晶聚合物，使用环境应保证其处于高弹态下，使用温度须高于玻璃化温度、低于黏流温度及分解温度；纤维是高度结晶的高分子材料，要求使用温度远低于熔点Tm，以便于熨烫。

在*寒地区，温度对于塑料及橡胶制品的性能影响*大。对于结晶型塑料，如果环境温度低于材料的玻璃化温度，会使高分子链段的自由运动受到阻碍，表现为塑料变脆、变硬而易折断；寒冷环境对于非晶塑料的影响不大。

对于橡胶制品，温度低于玻璃化温度时的表现与结晶型塑料相似，丧失了橡胶应有的性能。寒冷环境对于纤维材料的物理性能没有影响。

2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作用，使维持高分子材料聚集态结构的分子间作用力改变，从而破坏了材料的聚集状态。尤其对于非交联的非晶聚合物，湿度的影响*其明显，会使高分子材料发生溶胀甚至聚集态解体，从而使材料的性能受到损坏；对于结晶形态的塑料或纤维，由于存在水分渗透限制，湿度的影响不是很明显。

3氧气的影响

氧是引起高分子材料老化的主要因素，由于氧的渗透性，结晶型聚合物较无定型聚合物耐氧化。氧**进攻高分子主链上的薄弱环节，如双键、羟基、叔碳原子上的氢等基团或原子，形成高分子过氧自由基或过氧化物，然后在此部位引起主链的断裂。

严重时，聚合物相对分子质量显著下降，玻璃化温度降低，从而使聚合物变黏，在某些易分解为自由基的引发剂或过渡金属元素存在下，有加剧氧化反应的趋势。