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高分子化合物的老化

橡膠和塑料制品在自然環(huán)境中曝露就會(huì)逐漸發(fā)生老化，引起老化的原因很多。有日光、臭氧、溫度、濕度等。因此，要知道這些高分子化合物制品的質(zhì)量必須進(jìn)行耐候性試驗(yàn)，其中耐光性試驗(yàn)為主要的。單靠陽光試驗(yàn)沒有保證，因此采用人工光源進(jìn)行高分子老化試驗(yàn)。

一、光老化機(jī)理

光使高分子制品老化是因?yàn)闃?gòu)成物質(zhì)的分子或原子吸收了光能所得到的光能量引起化學(xué)反應(yīng)，或者由于這個(gè)能量轉(zhuǎn)移在其它分子上而發(fā)生反應(yīng)的光敏效應(yīng)等的原因。

根據(jù)前面介紹的愛因斯坦的光化學(xué)第二定律，光化反應(yīng)中重要因素不是光的強(qiáng)度而是光的波長(zhǎng)。紫外線的能量特別大，雖然在太陽光中紫外部分很少，但是對(duì)光化學(xué)反應(yīng)影響很大。波長(zhǎng)為4000A，特別是3000A對(duì)橡膠，塑料的老化起著主要作用。

Bateman研究了烯烴類的光老化機(jī)理，認(rèn)為它與熱氧化老化機(jī)理之間的差別僅在于鏈引發(fā)，也即是在自由基發(fā)生機(jī)理上不同，其它反應(yīng)步驟，如:鏈的增長(zhǎng)和鏈的終止機(jī)理都相同。

由上可見經(jīng)光引起的化學(xué)反應(yīng)，都有過氧化物生成過程，但吸收非常高的能量時(shí)，可能有鏈或交聯(lián)鍵時(shí)直接斷裂。這些老化機(jī)理表現(xiàn)在實(shí)際用品上的現(xiàn)象有表面變色，污染，失光，硬化，脆化，軟化，扯斷強(qiáng)度下降，表面氧化膜的生成及其變色，裂紋，發(fā)粘，出現(xiàn)斑點(diǎn)。

二、防止老化方法

既然，高分子化合物在光照之下能老化，老化原因如上所述。吸收了光能(紫外線)聚合物分子形成激發(fā)態(tài)或不穩(wěn)定的高能級(jí)狀態(tài)，能形成分子內(nèi)部鍵的斷裂(C-C,C-H,C-X)。若這些激發(fā)態(tài)的分子以熱的形式輻射出來，或者傳遞給不參與光分解的其它分子，那么，就不會(huì)引起光化學(xué)反應(yīng)。為此，人們?cè)O(shè)法在塑料、橡膠內(nèi)加入紫外線吸收劑，防止老化。目前，在高分子化合物中加入的紫外線穩(wěn)定劑(吸收劑)有幾十種，典型的有羥基二苯甲酮，羥基苯駢三唑，丙烯腈衍生物，丙烯酯類的有機(jī)物，金屬有機(jī)配價(jià)化合物，碳黑，金屬氧化物等，以及最新報(bào)導(dǎo)的抗氧劑胺類及其衍生物。這種防止老化作用是很有力的措施，質(zhì)量不斷提高。