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摘要：高分子材料性能優異，應用領域廣泛，在戶外工程中市場占有率很高。但由于使用過程中高分子材料受光、濕度和溫度等環境因素作用，導致力學性能和外觀發生變化。為改善高分子材料的抗老化性能，必須充分認識其老化機理和老化進程，進而有目的地進行防老化改性。
關鍵詞：高分子材料；降解；老化；進展
高分子材料在加工、貯存和使用過程中，由于內外因素的綜合影響，逐步發生物理化學性質變化，物理機械性能變壞，以致最后喪失使用價值，這一過程稱為“老化”。老化現象有如下幾種:外觀變化，材料發粘、變硬、變形、變色等；物理性質變化，溶解、溶脹和流變性能改變；機械性能變化和電性能變化等。引起高分子材料老化的內在因素有：材料本身化學結構、聚集態結構及配方條件等；外在因素有：物理因素，包括熱、光、高能輻射和機械應力等；化學因素，包括氧、臭氧、水、酸、堿等的作用；生物因素，如微生物、昆蟲的作用。老化往往是內外因素綜合作用的極為復雜的過程。高分子材料的老化縮短了制品的使用壽命，并影響制品使用的經濟性和環保性，限制了制品的應用范圍。因此，研究引發高分子材料老化的原因及其微觀機理具有非常重要的意義。近年來，高分子老化研究主要集中在探討高分子材料老化的規律、機理，以及環境因素對材料老化的影響等方面，這些工作對于發展新的實驗技術和測試方法，改善材料的生產技術、研制特種材料、逐步達到按指定性能設計新材料等具有重大的指導作用。
1 戶外因素對高分子材料老化行為的影響為的影響
高分子材料在戶外曝露于太陽光和含氧大氣中，分子鏈發生種種物理和化學變化，導致鏈斷裂或交聯，且伴隨著生成含氧基團如酮、羧酸、過氧化物和醇，導致材料韌性和強度急劇下降。關于光氧化降解過程和防止這種降解過程的發生，已有很多研究報導，這些研究工作的基礎是光化學效應，即物質在吸收光后所發生的反應。紫外波長300n m～400nm，能被含有羰基及雙鍵的聚合物吸收，而使大分子鏈斷裂，化學結構改變，導致材料性能劣化，因此歷來是研究熱點。Ibnelwaleed A.等通過自然環境曝露和人工加速試驗，研究了不同支鏈形式LLDPE、HDPE的耐紫外光老化性能。Ibnelwaleed A.等從流變學角度分析了PE紫外光老化歷程，發現LLDPE在紫外光老化過程中同時發生交聯和斷鏈，短支鏈含量高低和老化時間長短直接影響材料性能。另外，(Z-N)催化合成的LLDPE和茂金屬催化合成的LLDPE降解機理相似，但是，對于相同重均分子量和支化度的PE，茂金屬催化合成的LLDPE比齊格勒－納塔催化合成的LLDPE耐降解，而且發現單體的類型對紫外光老化降解影響不大。在80℃和300W紫外光輻照條件下對有機硅和聚氨酯兩種建筑密封膠進行5000小時人工加速老化試驗。發現密封膠老化機理是由于輻照產生的熱作用引起的，在老化開始階段，熱作用使密封膠交聯；而在老化后階段，主要發生分子量下降；紫外線輻射往往破壞側鏈基團。
2高分子材料的老化性能
表征技術及應用在高分子材料老化研究中，性能表征方法對正確反映老化現象、認識并探索老化機理、進而采取合理措施改性，有著非常重要的作用。目前，在高分子材料老化研究中多種表征手段聯用，對高分子材料性能進行多角度考察，深入了解高分子材料老化機理。LEi Song利用TEM、FTIR、X射線光電子能譜、燃燒量熱法等方法考察了PC/TPOSS 的混合物結構和熱降解行為，發現TPOSS顯著影響PC的熱降解過程，因為添加TPOSS明顯降低混合物的熱峰值，并且當TPOSS的添加量在2％時達到最低值。 利用熱重分析、紅外光譜分析、熱解－氣相色譜－質譜聯用技術，考察了聚碳酸酯與聚硅氧烷的共混材料在氮保護條件下的熱降解行為。研究發現，共混物主要的分解溫度在430～550℃左右。添加聚硅氧烷可以降低聚碳酸酯在主要降解段的質量下降速率，在800℃時，添加聚硅氧烷的共混物的殘渣比純凈的聚碳酸酯高，隨著添加量的增加，殘渣從最初的21％增加到45％，研究還發現，聚硅氧烷能促進交聯反應和炭化。隨著老化程度提高，彈性模量增加，應力和伸長率下降；老化較少的樣品顯示韌性，老化時間長久的樣品顯示更多的脆性；另外，老化材料的斷裂，是由于結晶導致的應力開裂。S.Etienne利用低頻拉曼散射(LFRS)、小角X射線散射(SAXS)和DSC，對PMMA、PS、PC、PEN物理老化過程的次級松弛，β松弛及相關α松弛過程進行了研究。利用直接插入探針質譜裂解研究了PC/PMMA共混物的熱氧老化行為。還利用熱刺激去極化電流法(TSDC)、動態介電譜(DDS)聯用方法，研究了聚碳酸酯在玻璃化轉變溫度前后松弛時間的變化，得到PC樣品的（Tg）為110s，通過(T)和（Tg）可以確定玻璃態－熔融態脆化指數m。
3 結論
隨著人們對材料使用效率和環境友好意識的增強，對高分子材料老化與防老化的研究日益廣泛。但是，在相關的文獻中，對戶外環境中使用的高分子材料的老化性能系統研究的報道比較少，各國研究人員采用的具體研究對象和方法也不盡相同得出的結論也有不一致之處。因此對于高分子材料的老化研究還要在幾個方面深入：在典型環境下老化的普遍規律和共性機理問題；多因素環境因子（如光、熱、濕度等）協同作用對高分子材料的結構性能的影響；光引發機理和光穩定機理仍需進一步研究尋求合適的人工加速老化強度，以及人工加速老化實驗同戶外真實環境試驗的相關性；如何有效地提高高分子材料的抗老化性能，各種防老劑間的協同效應研究，以及廢舊高分子材料的回收利用等。
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