高分子材料，包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等，因其卓越的性能，在军事和民用领域得到了广泛应用。然而，在加工、储存和使用过程中，高分子材料会受到多种内外因素的综合作用，导致其化学组成和结构发生变化，物理性能也随之改变，如变硬、变粘、变脆、变色、失去强度等，这种现象被称为高分子材料的老化。 老化现象的具体表现 高分子材料的老化现象多种多样，具体表现如下： 外观变化：可能出现污渍、斑点、银纹、裂缝、喷霜、粉化、发粘、翘曲、鱼眼、起皱、收缩、焦烧、光学畸变以及光学颜色的变化。物理性能变化：包括溶解性、溶胀性、流变性能以及耐寒、耐热、透水、透气等性能的变化。力学性能变化：拉伸强度、弯曲强度、剪切强度、冲击强度、相对伸长率、应力松驰等性能的变化。电性能变化：表面电阻、体积电阻、介电常数、电击穿强度等的变化。 老化原因分析 高分子材料的老化原因可以分为内在因素和外在因素。 内在因素 聚合物的化学结构：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，引发自由基反应。物理形态：聚合物的分子键排列方式（有序或无序）影响其老化反应的起始点，老化反应通常从非晶区开始。立体归整性：规整的聚合物比无规聚合物具有更好的耐老化性能。分子量及其分布：分子量分布越宽，端基越多，越容易引发老化反应。微量金属杂质和其他杂质：加工过程中混入的微量金属或残留的金属催化剂会加速自动氧化（老化）过程。 外在因素 温度的影响：温度升高会加剧高分子链的运动，可能导致热降解或基团脱落；温度降低则可能影响材料的力学性能。湿度的影响：湿度通过溶胀和溶解作用改变分子间作用力，破坏材料的聚集态结构，尤其对非交联的非晶聚合物影响显著。氧气的影响：氧是引起高分子材料老化的主要原因，它会攻击高分子主链上的薄弱环节，引发主链断裂。光老化：紫外光波的能量大于化学键的离解能，可引起高分子化学键的断裂，导致材料性能下降。化学介质的影响：化学介质通过渗透到材料内部，改变共价键或次价键的作用，导致材料的物理性能发生改变。生物老化：霉菌生长会吸收塑料中的营养物质，导致材料绝缘性下降、重量变化、表面剥落等问题。 应对策略 为了减缓高分子材料的老化过程，可以采取以下措施： 材料改性：通过添加稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂等，提高材料的耐老化性能。环境控制：在储存和使用过程中，控制温度、湿度和光照条件，减少外界因素对材料的影响。表面处理：采用涂层、镀层等表面处理技术，形成保护层，防止材料直接暴露在恶劣环境中。生物防护：使用抗菌剂或防霉剂，防止微生物对材料的侵蚀。设计优化：在产品设计阶段，考虑材料的老化特性，优化产品结构和使用环境。 结语 高分子材料的老化失效是一个复杂的过程，受到多种内外因素的共同作用。通过深入理解这些因素，可以采取有效的措施来延缓材料的老化，延长其使用寿命，从而提高产品的可靠性和经济性。 文章来源：网络