高分子材料事實上已經成為現代生活每個方面中的必需品, 其在生產及加工中取得的最新進展進一步拓寬了塑料的應用範圍, 在某些應用中, 高分子材料甚至取代了其他的材料, 如玻璃, 金屬, 紙張及木材.
但高分子材料本身具有的結構特點和物理狀態及其在使用過程中受到的熱, 光, 熱氧, 臭氧, 水, 酸, 堿, 菌和酶等外在因素使得其在應用過程中, 會出現性能下降或損失, 例如泛黃, 相對分子質量下降, 製品表面龜裂, 光澤喪失, 更為嚴重的是導致衝擊強度, 拉伸強度和伸長率等力學性能大幅度下降, 從而影響高分子材料的正常使用.
這種現象簡稱為老化, 老化在高分子材料的合成, 貯存及加工和最終應用的各個階段均可能發生, 可導致材料使用壽命終結而大量廢棄, 造成資源的極大浪費和嚴重的環境汙染. 高分子材料在使用過程中發生的老化更有可能造成巨大的災難和不可挽回的損失.
因此, 高分子材料的防老化成為高分子行業不得不解決的問題. 實際上, 高分子材料的防老化是高分子化學中的一個重要課題. 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種:
1, 物理防護 (如加厚, 塗裝, 外層複合等)
高分子材料的老化, 特別是光氧老化, 首先是從材料或製品的表面開始, 表現為變色, 粉化, 龜裂, 光澤度下降等, 然後逐漸往內部深入. 薄製品比厚製品更容易提早失效, 因此通過加厚製品的方法可以延長製品的使用壽命.
對於易老化的製品, 可以在其表面塗覆或塗布一層耐候性好的塗層, 或在製品外層複合一層耐候性好的材料, 從而使製品表面附上一層防護層, 從而延緩老化進程.
2, 改進加工工藝
很多材料在合成或製備過程中, 也存在老化的問題. 如, 聚合過程中熱的影響, 加工過程中的熱氧老化等等. 那麼相應地, 可以通過在聚合或加工過程中增加除氧裝置或抽真空裝置等減緩氧氣的影響.
但這種方法只能保證材料在出廠時的性能, 而且這種方法只能從材料的製備源頭實施, 無法解決其在再加工和使用過程中的老化問題.
3, 高分子材料的結構設計或改性
很多高分子材料分子結構中存在極易老化的基團, 那麼通過材料的分子結構設計, 以不易老化的基團替代易老化的基團, 往往可以起到良好的效果.
4, 添加抗老化助劑
目前, 提高高分子材料耐老化性的有效途徑和常用方法就是添加抗老化助劑, 其由於成本較低, 且無需改變現有生產工藝而得到廣泛應用. 這些抗老化助劑的添加方式主要有兩種:
(1)助劑直接添加法
即將抗老化助劑(粉末或液體)與樹脂等原料直接混合攪拌後擠出造粒或注塑等等. 這種添加方式由於簡單易行, 從而為廣大的抽粒和注塑廠所廣泛採用.
(2)抗老化母粒添加法
在對產品品質和質量穩定性要求較高的廠家, 更多的是採用在生產時添加抗老化母粒的方式.
其應用優勢在於抗老化助劑在母粒製備過程中首先實現了預分散, 那麼在後期材料加工的過程中, 抗老化助劑得到二次分散, 達到了助劑在高分子材料基體中均勻分散的目的, 不僅保證了產品的質量穩定性, 也避免了生產時的粉塵汙染, 使得生產更為綠色環保.
兩種添加方式的對比如下表所示:
綜合以上分析, 我們建議在使用抗老化助劑時, 儘可能使用抗老化母粒以提高材料的品質.