材料老化性能测试课件.pptVIP

材料老化性能测试

老化塑料在使用、加工及贮存过程中，由于受到外界因素包括物理的(热、光、电、辐射能、机械应力等)，化学的(氧、臭氧、雨水、潮气、酸、盐雾等)及生物的(霉菌、细菌等)各方面的作用，而会引起化学结构的破坏，使原有的优良性能丧失，这种现象，通称为老化。引起高聚物性能变坏的类型发硬、变脆是交联的结果n发黏、变色、强度下降、破坏是降解、取代基脱除的结果

某些高聚物对各种因素影响的抵抗能力情况高聚物热降解氧化降解光降解臭氧降解水解吸水率，%PEPPPS＜0.01＜0.010.03-0.100.1-0.40.04＜0.010.021.50.2-0.45高中中中低高中中中低低中高低高高低低低（发脆）低（发脆）低（变色）高高高高高高高PMMAPVC高高低（变色）高高高聚四氟乙烯涤纶高高中（变色）低（发脆）低（变色）高中尼龙-66ABS树脂高高中高

塑料老化的表现与成因塑料老化的主要表现为nn外观上变色、失光、龟裂甚至粉化，物理化学性能如力学性能、电性能改变(降低)等塑料老化是内外复杂因素综合作用的结果。塑料老化的化学过程是十分复杂的，除了在热、氧作用下产生退化分支链反应[链引发、链传递(增加)、链支化、链终止的反应历程]外，还可能发生水解、醇解和胺解等反应(聚酯和聚酰胺类高聚物)。

聚合物老化原因之一---降解聚合物的降解反应是指聚合物分子链在机械力、热、高能辐射、超声波或化学反应等的作用下，分裂成较小聚合度产物的反应过程。聚合物的降解可分为三种基本形式：（1）热降解（2）化学降解（3）光降解。

（1）热降解指聚合物在单纯热的作用下发生的降解反应，可有三种类型：na.无规断链反应：在这类降解反应中，高分子链从其分子组成的弱键发生断裂，分子链断裂成数条聚合度减小的分子链---低聚物。分子量下降迅速，但产物是仍难以挥发，因此重量损失较慢。如聚乙烯的热降解：

（1）热降解b.解聚反应：在这类降解反应中，高分子链的断裂总是发生在末端单体单元，导致单体单元逐个脱落生成单体，是聚合反应的逆反应。发生解聚反应时，单体单元逐个脱落，因此聚合物的分子量变化很慢，但由于生成的单体易挥发导致重量损失较快。u解聚反应主要发生于1,1-二取代单体所得的聚合物典型例子--聚甲基丙烯酸甲酯的热降解：

（1）热降解c.侧基脱除热降解：聚合物热降解时主要以侧基脱除为主，并不发生主链断裂。典型的如聚氯乙烯的脱HCl、聚醋酸乙烯酯的脱酸反应：

热稳定性提高热稳定性的方法—增加化学键强度nu在高分子链中避免弱键,C-Cl键弱,PVC易分解;支化分子易分解.聚合物分解温度顺序:PE支化PEPMMA主链中避免长串的-CH-,引入大环结构可提u2高热稳定性合成梯形,螺形或片状的高分子u

（2）化学降解聚合物曝露在空气中易发生氧化作用在分子链上形成过氧基团或含氧基团，从而引起分子链的断裂及交联，使聚合物变硬、变色、变脆等。化学降解可在较低温条件下发生。化学降解包括热氧化降解和光氧化降解。饱和聚合物的化学降解较慢。而不饱和聚合物的氧化反应要快的多，因为所含的烯丙位碳易遭受进攻，并形成稳定的自由基。化学降解过程是一个自由基链式反应。n

（2）化学降解链终止：各种自由基发生偶合或歧化反应。在高温条件或光照条件下，还将发生过氧化氢的分解、主链断裂等反应：

聚合物的结构与其耐氧化性之间有关联，一般地：（i）饱和聚合物的耐氧化性不饱和聚合物；（ii）线形聚合物支化聚合物；（iii）结晶聚合物在其熔点以下比非结晶性聚合物耐热性好；（iv）取代基、交联都会改变聚合物的耐氧化性能。

化学降解的防止化学降解的根本原因是氧化反应产生的过氧自由基，因此可在聚合物中加入能与过氧自由基迅速反应形成不活泼自由基的化合物，以防止聚合物的化学降解，这类化合物常称抗氧剂。常用的抗氧剂是一些酚类和胺类化合物。n

常见的胺类抗氧剂：－NH－－NH－－NH－－－N’HN,N-二苯基对苯胺（抗氧剂H）N-苯基-N’-环已烷对苯胺（抗氧剂4010）－NH－－NH－－－NH苯基-β-萘胺（抗氧剂D）N,N-二-β-萘基对苯胺胺（抗氧剂）DNP注意：胺类抗氧剂抗氧能力强,但有颜色,主要用于深色塑料和橡胶制品常见的酚类抗氧剂：OHOHC(CH3)3(CH)CC(CH3)3(CH)C3333CHCHCOOCHCH32218372.6-二叔丁基-4-甲酚（抗氧剂264）3（3.5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯（抗氧剂1076）

（3）光降解聚合物受光照，当吸收的光能大于键能时，便会发生断键反应使聚合物降解。光降解反应存在三个要素：聚合物受光照；聚合物聚合物吸收光子被激发；被激发的聚合物发生降解。

（3）光降解光敏降解光降解类型非光敏降解非光敏降解