作者简介：第一作者：郑天成 男 郑州大学 材料科学与工程学院，2009级 材料成型与控制工程专业，1991年1月 第二作者：郑晓广；中平能化集团研究院副院长
摘 要：本文主要介绍了高分子材料中塑料、橡胶、纤维的老化机理，并分别简述了这三种材料的部分防老化措施。
关键词：高分子材料；老化机理；防治
在高分子材料的使用过程中,由于受到热、氧、水、光、微生物、化学介质等环境因素的综合作用,高分子材料的化学组成和结构会发生一系列变化,物理性能也会相应变坏,如发硬、发粘、变脆、变色、失去强度等,这些变化和现象称为老化,高分子材料老化的本质是其物理结构或化学结构的改变。下面主要介绍了高分子材料中塑料、橡胶、纤维的老化机理，及防老化措施。
1、高分子商品老化的机理
1.1聚烯烃类塑料商品的老化
此类塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等塑料商品。这类老化又有热氧老化和光氧老化之分。
热氧老化的反应机理和低分子的碳氢化合物的热氧老化的反应机理基本相同。其反应具有自动催化氧化的反应特点，因此是属于游离基链式反应机理，即包括链的引发、链的增长、链的终止三个过程。
聚乙烯等高分子商品，在自然条件下，进行储存和在使用的过程中，都会受到大气中各种因素的综合作用而发生老化，这一老化过程中，光氧老化是其主要的一种老化形式。对于聚乙烯等塑料商品，由于在它们的分子结构中，存在着容易吸收光的各种杂质，从而就引起了商品的光氧化反应。聚烯烃类塑料商品的光氧老化反应，是由四个反应过程来完成的。即由于含碳基的大分子链吸收了紫外光而引起的反应;在继续进行光分解反应的过程中，产生了一个酮分子和一个烯烃分子;当酮分子吸收了紫外光被激发以后，能将其能量转移给氧分子，把氧分子激发成单线态的氧分子;单线态的氧分子能同烯烃分子发生作用，生成含有氢的过氧化物，氢过氧化物再分解为游离基而引发了聚乙烯，就出现性能和外观的老化变质现象。
1.2橡胶商品的老化
目前已从实践过程中得到证实，许多橡胶商品的性能变坏，一般是由于老化的原因所引起的。各种天然橡胶商品的老化机理，主要是指它们在热和光等因素的综合作用之下，所进行的氧化反应的过程。这一反应过程的机理同聚烯烃类塑料商品的氧化反应基本相似。在反应过程的产物中，有诸多含氧基团的各种化合物。这些含氧基，在天然橡胶进行氧化反应的过程中，能使其大分子的分子链产生裂解反应，同时还能使分子链产生交联反应。
天然橡胶在有臭氧存在和有光照的条件下，其不饱和双键的丁键被极化，也就是讲臭氧分子能同双键发生作用，生成分子臭氧化合物，一般是以裂解反应为主，所以它的老化外观特征是使商品出现发粘和变软，或商品出现臭氧龟裂等外观老化现象。
合成橡胶商品，如丁苯、氯丁、丁睛等，一般的老化过程，主要是以交联反应为主，所以它的老化外观特征是使商品出现变硬和发脆等现象。
1.3合成纤维商品的老化
根据它们所使用的原材料和加工成型的方法的不同来看，主要分为人造纤维和合成纤维两大类。其主要品种有聚酞胺、聚醋、聚丙烯睛等合成纤维商品锦纶商品的老化机理，主要是酞胺键的断裂，生成毅基和胺基游离基。胺基游离基在继续反应的过程中，能生成胺基、末端狡基，放出二氧化碳。这样以来由于梭基的逐渐减少，也就是锦纶商品逐渐老化的过程。它的外观老化特征是使锦纶商品变黄。如果环境的相对湿度高，能加速锦纶商品的光氧老化速度，即降解反应速度;由于锦纶商品的降解反应是热敏性的，所以如果提高环境温度，能加快其光氧化反应速度，即加快了它的老化速度。
2、下面分别讲述塑料、橡胶、纤维的防老化措施
2.1塑料的防老化应从一下几方面着手
①在树脂合成阶段，就应尽量避免不稳定结构杂质的混入。
②改进成型工艺，因为成型时总要与空气接触，受热而塑化以便成型，但温度太高也会促使老化，因此必须尽量控制使温度低一些，或加入增塑剂使加工温度降低。
③为增强制品的抗老化能力应在配方中加入防老剂，可在合成时或成型配方中加入。现在我们的市售树脂往往都是加过防老剂的。如有特殊需要应加入所需的防老剂，往往不是一种，而是数种防老剂互相配合协同作用方能取得满意效果口防老剂的品种和用量目前主要凭经验，但防老剂必须有下列特性:与聚合物相溶性好;挥发性和萃取性要小;尽量不带颜色;无毒无臭;具有化学和热稳定性。
④使制品与环境隔绝，如涂防护漆，镀金属层等，
⑤针对使用条件选用不同性能的塑料。如聚氯乙烯虽价廉，但它抵抗热氧化和光氧化的性能较差，因而只能用于室内导线的绝缘，否则会出现意想不到的事故。
2.2为了提高橡胶材料耐老化能力，人们多从改善橡胶材料分子结构的稳定性着眼.目前，常用的橡胶材料防老化方法大致分为三大类:①橡胶分子结构的改性;②高分子材料的并用;③防老剂的引入。
①橡胶子结构的改性：所谓橡胶分子结构的改性，就是通过改变橡胶的化学结构来提高橡胶的稳定性.例如，绝大多数橡胶之所以比塑料更易老化，是因为橡胶分子中的双键遇氧(或臭氧)后易于氧化而断裂。因此，在保持橡胶弹性的前提下，降低分子链中的双键含量，程度上可改善橡胶的稳定性。
②高分子材料的并用：提高橡胶稳定性，除了采用上述从结构上降低碳链的不饱和度、引入刚性基团等方法之处，还可以采用高分子材料并用的方法去实现.它主要是根据制品工作性能及加工工艺的要求，在符合极性、相奋性等原则的条件下，将不同性质的高分子材料通过共混、共聚和共硫等方法，获得一种稳定性较好的新颖的高分子材料。
③防老剂的引入：防老剂是一类能够防护、抑制光、热、氧、臭氧、重金属离子等外因对于橡胶材料产生破坏的物质.在橡胶材料中添加防老剂，可以改善材料的加工性能、延长材料的贮存和使用寿命，方法简便而效果又显著，是当前橡胶材料防老化的主要途径之一。
2.3化纤类防老化
化纤类产品在生产过程中防老化也主要是添加各种防老剂(又称稳定剂)，依据防老剂在橡胶中的作用机理和功能，可分为:抗氧剂、抗臭氧剂、光稳定剂、抗疲劳剂等类别.防老剂的选择和使用应当根据纤维的性质及其老化机理、材料或制品的使用条件，加工条件等加以综合考虑。因此，防老剂除应具有良好的防护效果外，还要求具备下列一些性能:与纤维有良好的相容性(或相混性);热稳定性好;不污染制品;无毒或低毒;化学稳定性好;价格低廉。
还有一点就是化纤类商品在所处环境中的防老化，要严格禁止露天堆放;商品在库内的堆码一般是采用行列式、围垛式堆码成丁字形或井字形，以利通风散潮，;适宜温度最高不超过35°C，适宜的相对湿度为60%一80%，最高不超过85%:每月要定期检查一次，在检查中要重点注意包装所用的竹片，是否有虫蛀痕迹，如果一经发现要立即把竹片抽出，然后打包进行严格检查和采取有效的防治措施。
3、结语
真确的认识高分子材料的老化机理，并据此分别采用与之相适应的防老化措施，极大的改善高分子材料的适用范围、延长其使用年限、改善其材料性能的同时，节约了新材料材料，减少了对资源的浪费且使原有材料更好的发挥了应有的作用。（作者单位：郑州大学材料科学与工程学院）
参考文献：
［1］ 胡献安，塑料的老化和防老化［J］，河南科技，1987年04期
［2］ 梁基照，橡胶材料防老化方法及发展［J］，合成材料老化与应用，1988年01期