高分子材料事实上已经成为现代生活每个方面中的必需品, 其在生产及加工中取得的最新进展进一步拓宽了塑料的应用范围, 在某些应用中, 高分子材料甚至取代了其他的材料, 如玻璃, 金属, 纸张及木材.
但高分子材料本身具有的结构特点和物理状态及其在使用过程中受到的热, 光, 热氧, 臭氧, 水, 酸, 碱, 菌和酶等外在因素使得其在应用过程中, 会出现性能下降或损失, 例如泛黄, 相对分子质量下降, 制品表面龟裂, 光泽丧失, 更为严重的是导致冲击强度, 拉伸强度和伸长率等力学性能大幅度下降, 从而影响高分子材料的正常使用.
这种现象简称为老化, 老化在高分子材料的合成, 贮存及加工和最终应用的各个阶段均可能发生, 可导致材料使用寿命终结而大量废弃, 造成资源的极大浪费和严重的环境污染. 高分子材料在使用过程中发生的老化更有可能造成巨大的灾难和不可挽回的损失.
因此, 高分子材料的防老化成为高分子行业不得不解决的问题. 实际上, 高分子材料的防老化是高分子化学中的一个重要课题. 目前, 改善和提高高分子材料防老化性能的主要方法有以下四种:
1, 物理防护 (如加厚, 涂装, 外层复合等)
高分子材料的老化, 特别是光氧老化, 首先是从材料或制品的表面开始, 表现为变色, 粉化, 龟裂, 光泽度下降等, 然后逐渐往内部深入. 薄制品比厚制品更容易提早失效, 因此通过加厚制品的方法可以延长制品的使用寿命.
对于易老化的制品, 可以在其表面涂覆或涂布一层耐候性好的涂层, 或在制品外层复合一层耐候性好的材料, 从而使制品表面附上一层防护层, 从而延缓老化进程.
2, 改进加工工艺
很多材料在合成或制备过程中, 也存在老化的问题. 如, 聚合过程中热的影响, 加工过程中的热氧老化等等. 那么相应地, 可以通过在聚合或加工过程中增加除氧装置或抽真空装置等减缓氧气的影响.
但这种方法只能保证材料在出厂时的性能, 而且这种方法只能从材料的制备源头实施, 无法解决其在再加工和使用过程中的老化问题.
3, 高分子材料的结构设计或改性
很多高分子材料分子结构中存在极易老化的基团, 那么通过材料的分子结构设计, 以不易老化的基团替代易老化的基团, 往往可以起到良好的效果.
4, 添加抗老化助剂
目前, 提高高分子材料耐老化性的有效途径和常用方法就是添加抗老化助剂, 其由于成本较低, 且无需改变现有生产工艺而得到广泛应用. 这些抗老化助剂的添加方式主要有两种:
(1)助剂直接添加法
即将抗老化助剂(粉末或液体)与树脂等原料直接混合搅拌后挤出造粒或注塑等等. 这种添加方式由于简单易行, 从而为广大的抽粒和注塑厂所广泛采用.
(2)抗老化母粒添加法
在对产品品质和质量稳定性要求较高的厂家, 更多的是采用在生产时添加抗老化母粒的方式.
其应用优势在于抗老化助剂在母粒制备过程中首先实现了预分散, 那么在后期材料加工的过程中, 抗老化助剂得到二次分散, 达到了助剂在高分子材料基体中均匀分散的目的, 不仅保证了产品的质量稳定性, 也避免了生产时的粉尘污染, 使得生产更为绿色环保.
两种添加方式的对比如下表所示:
综合以上分析, 我们建议在使用抗老化助剂时, 尽可能使用抗老化母粒以提高材料的品质.