塑料老化的定義
塑料老化是指塑料的使用性能在外界環(huán)境作用下的不可逆劣變。在大多數(shù)場(chǎng)合下，老化是聚合物的主化學(xué)鍵斷裂所致，但次價(jià)鍵的破壞往往也能引起劣化。
造成塑料性能劣化的原因是多方面的，如材料自身的分子結(jié)構(gòu)、環(huán)境因素等，塑料的老化反應(yīng)通常先從表面開始，然后再探人到內(nèi)部。因此在體積性質(zhì)未明顯變化之前，表面上可能會(huì)出現(xiàn)種種劣變現(xiàn)象，如龜裂、紋裂、變色或組織變化等，這對(duì)于要求制品外觀的應(yīng)用來(lái)說(shuō)即意味，出現(xiàn)性能劣化。反之，在以機(jī)械強(qiáng)度作為主要便用性能的場(chǎng)合，只要不影響材料的機(jī)械強(qiáng)度。即使其表觀發(fā)生變化仍無(wú)礙其應(yīng)用。不過(guò)，有些材料的體積性質(zhì)易受表面性質(zhì)的形響，如沖擊強(qiáng)度會(huì)因表面的龜裂而降低。因此，在評(píng)價(jià)塑料的穩(wěn)定性或穩(wěn)定劑效果時(shí)，最重要的是要考慮到保持塑料使用良好的臨界性能。
影響塑料老化的因素
(1)環(huán)境因素 易與聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)以及各種不同類型的足以破壞分子化學(xué)鍵的外界能量均能使塑料劣化。環(huán)境中導(dǎo)致塑料劣化的化學(xué)反應(yīng)物有許多，最重要的是氧，包括氧氣和臭氧。所有聚合物在適當(dāng)條件下都一定程度地同氧發(fā)生反應(yīng)，與氧的反應(yīng)是絕大多數(shù)塑料在使用條件下劣化破壞的主要原因。
環(huán)境中另一個(gè)盆要的導(dǎo)致塑料性能劣化的化學(xué)反應(yīng)物是水，雖然水的破壞作用在縮聚物的水解中表現(xiàn)顯著，一些加聚物也易遭受水的破壞，如大分子鏈側(cè)基的水解也會(huì)給其主要性能造成損害，微量的酸或堿常能促進(jìn)聚合物的水解。工業(yè)煙霧中含有各種各樣的化學(xué)成分。在一些特殊用途中，塑料也可能接觸到許多化學(xué)藥品，如溶劑、洗滌劑、膠粘劑以及眾多的腐蝕性化學(xué)品等，其中不少也能引起塑料老化。
外界能量是聚合物環(huán)境劣化中的又一個(gè)基本要素。各種輻射能和機(jī)械應(yīng)力對(duì)塑料都有破壞作用;熱能無(wú)論在有無(wú)化學(xué)反應(yīng)物存在的條件下。都能促使塑料降解。紫外光輻射可以引發(fā)很多聚合物的劣化;機(jī)械應(yīng)力對(duì)塑料也有破壞作用，特別是在成型加工過(guò)程中它與熱能相結(jié)合時(shí)危害更甚。
在塑料的使用壽命中，有兩個(gè)主要的劣化時(shí)期。第一個(gè)時(shí)期是塑料加工階段，這一時(shí)期的特征是塑料在短時(shí)間內(nèi)處于較高的溫度和機(jī)械應(yīng)力下，少數(shù)聚合物分子會(huì)發(fā)生降解或形成活性基團(tuán)。這些活性基因作為微量雜質(zhì)能促便塑料在使用期間劣化。第二個(gè)主要的劣化時(shí)期是在塑料處于實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中，這一階段所處的溫度和機(jī)械應(yīng)力一般比加工階段低，劣化速度比較級(jí)慢，經(jīng)歷的時(shí)間長(zhǎng)，但實(shí)際上聚合物的破壞多數(shù)發(fā)生在這一階段。研究塑料的穩(wěn)定化，應(yīng)當(dāng)考慮到上述兩種環(huán)境條件，即加工條件和長(zhǎng)期老化條件。
(2)分子結(jié)構(gòu)和凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)因素 在同樣的環(huán)境條件下。各種塑料的耐老化性能有很大差異。這主要是由于它們的分子結(jié)構(gòu)不同。另外，所微量雜質(zhì)的不同也影響到其穩(wěn)定性。一般認(rèn)為老化與聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量沒(méi)有多大關(guān)系，但相對(duì)分子質(zhì)量分布對(duì)高聚物的氧化有影響。相對(duì)分子質(zhì)量分布越寬的高聚物，趁容易氧化。這是因?yàn)榉植荚綄?，增基越多，氧化機(jī)率增加。
塑料的老化還與其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)或形態(tài)有關(guān)。塑料的氧化、水解以及與其他化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)速率大都受化學(xué)反應(yīng)物的擴(kuò)散速率所控制，因此影響滲透性的各種因素對(duì)塑料的老化有很大影響，包括結(jié)晶度、結(jié)晶結(jié)構(gòu)的完善程度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、試樣的比表面等因素。例如聚苯乙烯在溶液狀態(tài)易受氧化。但其固態(tài)卻對(duì)熱氧化相對(duì)穩(wěn)定，這是因?yàn)榫郾揭蚁┎幌驪E等聚烯烴，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度商于室溫，鏈段不易運(yùn)動(dòng)，使O2不易擴(kuò)散。
