塑料老化与防老化

一、塑料老化

高分子材料在其合成、贮存及其加工和最终应用的各个阶段都可能发生变质,即材料的性能变坏,例如泛黄、分子量下降、制品表面均裂、光泽丧失,更为严重的是导致抗冲击强度、抗挠曲强度、抗张强度和伸长率等机械性能大幅度下降,从而影响高分子材料制品的正常使用。这种现象称为塑料的老化。从化学的角度上看,塑料材料无论是天然的还是合成的,都具有一定的分子结构,其中某些部位具有一些弱键,这些弱键自然地成为化学反应的突破口。塑料老化的本质无非是一种化学反应,即以弱键发生化学反应(例如氧化反应)为起点并引发一系列化学反应。它可以由许多原因引起,例如热、紫外光、机械应力、高能辐射、电场等等,可以单独一种因素,也可以多种因素共同作用。其结果是高分子材料的分子结构发生改变及分子量下降或产生交联,从而材料性能变坏,以致无法使用。

最常见的致老化因素为热和紫外光,因为塑料从生产、贮存、加工到制品使用接触最多的环境便是热和阳光(紫外光)。研究由这两类环境造成的塑料老化对于实际操作者具有特别重要的意义。因此本书着重讨论塑料的热老化和紫外光老化及其防老化技术。若读者对其他老化和防老化技术感兴趣,请参考有关方面的专门书籍。

二、塑料防老化

所谓防老化,也叫稳定化,就是采取一定的措施,阻止或延缓至老化的化学反应。严格来进,不可能完全阻止老化,只能延缓老化过程。目前较为适用的防老化措施有以下四个方面:

①改进共聚物的化学结构,引进含有稳定基团的结构,如采用含有抗氧剂的乙烯基基团单体进行共聚改性[2];

②对活泼端基进行消活稳定处理,该法主要用于聚缩醛类高聚物;③物理稳定化,如拉伸取向;

④加人添加剂,如抗氧剂和光稳定剂。

其中,方法④是塑料防老化最通用的方法,其优点在于简单、有效、灵活。通常,添加剂的用量在0.1%~1%的范围,加人添加剂的时间,从高聚物的合成直至最终应用各个阶段均可,但原则上以尽可能早加人为好。在应用中,核心问题是如何正确选择添加剂体系,这不仅仅是一个技术问题。一个正确的选择是由很多因素综合作用的结果,包括技术、经济、社会和立法等诸多因素。例如,除要考虑树脂类型和其制品用途以及成本外,还必须考虑用户接受程度、食品应用许可、环保要求、法律限制以及与应用有关的一切技术发展情况等。

                                                                                                               ---节选自《塑料老化与防老化技术》