专题高分子材料老化与防老化

高分子材料配合组分及杂质：材料中常存在变价金属，如Ca、Fe、 Co、Ni 等。
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四、高分子材料老化的原因
4.2 外在原因（诱因）
氧气、臭氧
表面变色、发粘、 硬化、龟裂
微生物、昆虫
细菌、白蚁吞噬橡胶
光照、辐射
紫外光、高能射线 引发氧化反应
温度
温度升高、散热困 难、易引发老化
（2）变硬变脆（大部分合成胶的老化，轮胎胎侧、胎面）
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三、高分子材料老化的表现
（3）变色及龟裂（臭氧老化及光氧老化，雨刷条）
（4）发霉及粉化（潮湿环境，生物老化）
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四一、、高橡分子胶材的料老老化化的原因
4.1 内在原因（决定因素）
链节结构： 橡胶的基本结构如天然橡胶的单元异戊二烯，存在双键 及活泼氢原子，所以易参与反应。
供电子基
活泼，易被取代
氧气、臭氧、强氧化剂、腐蚀性介质
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四一、、高橡分子胶材的料老老化化的原因
分子链结构：大分子链的弱键、薄弱环节越多越易老化；不饱和 碳链高分子比饱和碳链高分子更容易发生老化；支化的大分子比 线型的大分子更容易氧化。
硫化胶交联结构：交联键有-S-、-S2-、-SX-、-C-C-，交联键结构 不同，硫化胶耐老化性不同。
(2)比强度高。接近或超过钢材，是一种优良的轻质高强材料；
(3)有良好的韧性。即高分子材料在断裂前能吸收较大的能量；
(4)减摩、耐磨性好。有些高分子材料在无润滑和少润滑的摩擦条
件下，它们的耐磨、减摩性能是金属材料无法比拟的；
(5)电绝缘性好。可与陶瓷媲美；
(6)耐蚀性。化学稳定性好，对一般的酸、碱、盐及油脂有较好的
老化的对象：所有的高分子原材料及其制品（包括树脂、生胶）
材料所处状态：贮存、加工或使用过程中
老化条件：热、光、氧、臭氧和机械力等
老化表现：性能下降（拉伸强度、断裂伸长率、电绝缘性）
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三一、、高橡分胶子材的料老老化化的表现
3.2 老化的表现
（1）变软发粘 （天然橡胶老化，橡皮筋、乳胶管、乳胶手套）
耐腐蚀性；
(7)导热系数小。如泡沫塑料的导热系数只有0.02~0.046W/(m·K)，
约为金属的1/1500，是理想的绝热材料。
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一、高分子材料的基本概念与特性
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二、高分子材料的老化危害
高分子材料具有众多其它类型材料所不具有的优点， 但是却存在着易老化的缺点。
高分子材料在实际中往往是物理因素、化学因素和生物因素综合 作用的结果。其中最常见的、破坏性最强的老化类型有以下几类：
热氧老化
臭氧老化
光氧老化
疲劳老化
热和Βιβλιοθήκη Baidu气作 用的结果
臭氧、应力 作用的结果
中的航天飞机在空气阻力的作用下于发射后的第73秒解体，机上7名宇航员 全部罹难。
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二、高分子材料的老化危害
轮胎爆裂引起飞机失事
2000年7月25日，4590号航班客机起飞时，飞机机轮辗过跑道上的金 属部件，导致轮胎爆裂，轮胎的碎片并以高速射向机翼的油缸，造成的 震荡波导致油箱盖受压并打开，大量燃油泄漏;另外一块较小的轮胎碎片 割断起落架的电缆线，导致火花引燃漏油起火。空难造成机上100名乘客 和9名机组人员全部罹难，并造成地面的4人死亡及1人受伤。
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高分子材料老化与防老化
邮箱: wuwj668@163.com
2015年10月13日
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一、高分子材料的基本概念与特性
1.1、什么是高分子 高分子就是那些分子量特别大的物质。常见的分子,我们称它们为
小分子,一般由几个或几十个原子组成，分子量也在几十到几百之间 。如水分子的分子量为18、二氧化碳的分子量是44。
橡胶制品在使用过程中变形越大， 链容易断裂；生热高，容易老化。
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四、高分子材料老化的原因
4.2 外在原因（诱因）
物理因素 化学因素 生物因素
热、电、光、机械力、高能辐射等
氧、臭氧，空气中的水汽、酸、 碱、盐等
微生物、昆虫等
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五、高分子材料老化的类型及防护措施
5.1 高分子老化的类型
高分子材料老化，会使制品的性能下降、使用寿命减短。
A (高分子制品理论寿命)
B
C (结构缺陷)
D
E (使用不当)
F (实际使用寿命) G (老化)
一件合格、正确使用的高分子制品的寿命取决于其老化速度。
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二、高分子材料的老化危害
爆胎多与轮胎老化有关
电线老化引发火灾
燃气胶管老化导致气体泄漏
高分子则不同，它的分子量至少要大于1万。高分子物质的分子一 般由几千、几万甚至几十万个原子组成，它的分子量也就是几万、几 十万、甚至以亿来计算。高分子的“高”就是指它的分子量高。
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一、高分子材料的基本概念与特性
1.2、高分子材料的优点与应用
(1)质轻。密度平均为1.45 g/cm3，约为钢的1/5，铝的1/2；
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三、高分子材料老化的表现
3.1 老化的概念
高分子材料，尤其是含有大量不饱和C=C双键的橡胶及橡胶制品， 在贮存、加工或使用过程中，在热、光、氧、臭氧、机械力或重金属 离子等外在环境因素的影响和作用下，引起分子链的降解或交联，不 仅材料表面会出现斑点、失光变色、产生裂纹等，而且材料的性能逐 渐变差，会变软发黏或变硬发脆，这种现象称为高分子材料的老化。
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生态环境
湿度、盐雾
潮湿环境下，橡胶 发生水解
腐蚀介质
酸、碱、强氧化剂的 腐蚀作用
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四、高分子材料老化的原因
4.2 外在原因（诱因） 应力
橡胶制品在使用过程中受 力越大、频率越高，易应 力集中而破坏。
工作状态
摩擦
应变
橡胶制品与工作面之间有 摩擦、磨损，温度升高。
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水管老化导致爆裂
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二、高分子材料的老化危害
O型圈失效致“挑战者”号失事
“挑战者”号遇难宇航员
1986年1月28日上午11时39分发生在美国佛罗里达州的上空。挑战者号 航天飞机升空后，因其右侧固体火箭助推器（SRB）的O型环密封圈失效 ，毗邻的外部燃料舱在泄漏出的火焰的高温烧灼下结构失效，使高速飞行