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高分子材料的稳定与降解 四川大学高分子科学与工程学院 医用高分子及人工器官系 2008. 9 第一章 绪 论第一节 引 言 高分子材料的广泛应用 衣、食、住、行 Polymer 在使用中的一些问题 老化、降解 易燃烧 环境污染，“白色污染” 聚合物老化降解现象 预测数据 据有关部门预测，2005年中国塑料包装材料需求量将达到5500kt,按其中8%为难以收集的一次性塑料包装材料和制品计算，则废弃物将达到1650kt。 据农业部预测，2005 年地膜覆盖面积达1100万hm2地膜加上育苗钵，农副产品保鲜材料需求量将达到 1200kt。 一次性日用杂品、医用材料中一部分也是难以收集或不宜回收利用的，预计其需求量将达到1150kt。 一、高分子材料老化（降解）的概念 及其特点 老化（降解）的概念 高分子材料在加工、贮存、使用过程中，物理化学性质和力学性质会逐渐变差，称为老化，或降解。p1 特点： 不可避免，不可逆的过程。 时间尺度上相对较短。 二、研究高分子材料稳定与降解的意义 充分延长材料的使用寿命 使废弃聚合物材料加快降解，回归自然。 第二节 聚合物降解现象和导致降解的因素 一、聚合物降解现象 聚合物（天然、合成）的降解，贯穿于其加工、贮存和使用的整个过程中。 天然材料：棉、麻、丝等； 热固性材料：酚醛、玻璃钢等； 热塑性材料：聚苯乙烯、聚丙烯；其它工程塑料。 2. 降解的微观表现 与宏观的力学、物理性能变化的关系 高分子材料的性能确定其用途 体积性能：拉伸强度、压缩强度、伸长率等； 表面性能：光学性能等。 二、导致聚合物降解的因素 （一）内因 聚合物的组成及其链结构。 （1）组成不同、降解情况不同 （2）活性基体可能是降解的主要内因 （3）活泼氢更容易被夺取 （4）头－头（尾－尾）结构的聚烯烃更易成为活性点。 （5）分子量变化的影响： 分子量的变化使其内部不规则的结构增加，造成稳定性下降。反之，若不规则结构减少，则稳定性增加。 （6）分子量分布的影响： 分子量分布宽、则稳定性下降。 （7）支化度的影响： 支化度增加，分子链中的薄弱环节也增加，越容易发生降解。 2. 聚合物的聚集状态 非晶聚合物材料稳定性小于结晶聚合物材料 原因：非晶材料密度小 (高分子链排列不规则），易被氧、水、化学物质渗透、降解。 3. 聚合物中的杂质 聚合物中的杂质分两类： （1）加工过程中必然混入的少量杂质； （2）添加剂等物质。 多数杂质会加快聚合物的降解。 （二）外因 热、温度和热氧的影响： 热使聚合物断链，形成自由基（可逆、双向） 热氧作用使聚合物交联或降解，最终使材料性能 下降。 2. 光的影响 3. 氧和臭氧的影响： 氧易在热、光作用下使聚合物降解。 臭氧对不饱和键（如橡胶）的破坏极为严重。 4. 水和潮湿的影响： 对水溶性成分的溶解、抽提； 水解、断链。 5. 其它因素的影响： 微生物的影响； 其它生物的影响； 加工过程中各种因素的影响。 各种外因往往协同作用。 第三节 聚合物稳定化的必要性和可能性 一、从聚合反应和改性着手 选择合适的聚合方法； 选择引发剂及其合理用量； 聚合工艺的调整； 消除不稳定端基； 减少聚合物中杂质； 共聚或共混改性。 二、从改进成型加工着手 预处理； 优良的加工机械和合理的加工温度； 冷却速度； 后处理。 三、添加各种稳定剂 第四节 聚合物的再生和可降解聚合物 一、聚合物再生的意义 保护环境； 充分、合理利用资源。 二、聚合物再生原理与技术 废聚合物的分类； 按品种分： 按制品分： 2. 废聚合物的收集； 3. 废聚合物的分离； 4. 废聚合物的处理：填埋、焚烧和再生。 三、可降解聚合物的定义和分类： 定义：在指定的一段时间内，在热力学和动力学意义上均可降解的聚合物。 分类： 光降解聚合物； 生物降解聚合物； 环境降解聚合物。 Thank you! * * 建筑材料：涂料、管道、地板漆等 塑料制品 polymer 衣 棉、麻、丝 涤纶、氨纶、尼龙、腈纶、锦纶 食 淀粉、蛋白质 快餐盒、食品袋、饮料瓶 住 行 汽车材料：内装饰材料、轮胎、减震材料、座椅等 高分子材料成为第四大材料 直接经济损失992万元 — — ? 1994.1.30 中国杭州天工艺苑 直接经济损失1600余万元 53 80 ? 1993.2.14 中国唐山市林西百货大楼 世界第二大饭店242人住院，2008人急救治疗 300多人 8 30 1981.2.10 美国拉斯维加斯市“希尔顿”饭店 损失无法估计 300 84 2