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18566398802高分子材料在其合成、貯存及其加工和最終應用的各個階段都可能發生變質,即材料的性能變壞,例如泛黃、相對分子質量下降、制品表面龜裂、光澤喪失,更為嚴重的是導致沖擊強度、撓曲強度、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制品的正常使用。這種現象稱為塑料的化學老化,簡稱老化。從化學的角度上看,塑料材料無論是天然的還是合成的,都具有一定的分子結構,其中某些部位具有一些弱鍵,這些弱鍵自然地成為化學反應的突破口。塑料老化的本質無非是一種化學反應,即以弱鍵發生化學反應(例如氧化反應)為起點并引發一系列化學反應。它可以由許多原因引起,例如熱、紫外光、機械應力、高能輻射、電場等等,可以單獨一種因素,也可以多種因素共同作用。其結果是高分子材料的分子結構發生改變及相對分子質量下降或產生交聯,從而材料性能變壞,以至無法使用。最常見的致老化因素為熱和紫外光,因為塑料從生產、貯存、加工到制品使用接觸最多的環境便是熱和陽光(紫外光)。研究由這兩類環境造成的塑料老化對于實際操作者具有特別重要的意義。
太陽的紫外輻射
太陽輻射到地球外空氣層的光是一種連續光譜,其波長在0.7-3000nm之間。穿過大氣層時,長波輻射部分被水蒸氣和二氧化碳吸收,最后只有紅外輻射的短波部塑料防老化與測試技術分達到地球表面。波長在175nm 以下的短波紫外輻射可被海拔100km以上大氣層中的氧氣所吸收。25-30km的紫外輻射在通過海拔15km以上的同溫層時,被其臭氧層中的臭氧(海拔)25-30km間臭氧濃度最高)所吸收。太陽光所留下的紫外部分,即300-400nm的輻射,引起聚合物的降解。除了部分紫外光可被臭氧吸收之外,還必須考慮到大氣中的空氣和懸浮粒子(水滴和塵埃)對太陽光造成的散射。因此,造成塑料老化的輻射,即達到地球表面的輻射,由太陽的直射光(“太陽輻射”)和散射光(“天空輻射”)兩部分組成。光散射能力與波長的四次方成反比(瑞利定律),這意味著在陰天,即使太陽的直射光被云層吸收而減弱,但由于短波的散射光更容易達到地面,因此地表的紫外光反而會增強??傒椛渲畯姸群皖l譜分布,大體上是太陽與地球之間隨晝夜和季節而變化的相對位置的函數。通過其位置,即可確定光線穿過大氣層的厚度以及被吸收的情況。