高分子材料抗老化（黄变/热/氧/光/UV/耐候/细菌/霉变）需求征集
导语：当前，我国经济发展正处于由高速增长阶段转向高质量发展阶段的进程中，作为新材料之一的高分子材料产业也进入了调整产业结构、推动制造业转型升级的关键时期，正在加速向军民两用技术融合、航天、航空、核电、船舶、轨道交通、石油化工、智能高端微电子、节能环保、新能源等领域发展。通用高分子材料及制品已经处于产能过剩阶段，即“有无”问题已基本得到解决，“好不好用”将是下一步的发展方向。尤其减少对生态、环境和人类生存的危害甚至做到无害化，将是未来高分子新材料产业发展首要考虑的因素。 这不仅为聚合物新材料产业提供了新的、广阔的市场空间，而且对其质量性能、可靠性水平、保障能力提出了更高的要求，对可靠性设计（使用寿命）与评估（寿命评估与预测）技术的需求日益迫切。
1. 高分子材料的可靠性
高分子材料经过半个多世纪的发展，在各个工业领域发挥着巨大的作用，事实上已经成为现代生活方方面面的必需品，其生产加工方面的最新进展，进一步拓宽了塑料的应用范围，在某些应用领域，高分子材料甚至取代了玻璃、金属、纸张和木材等其他材料，高分子材料及其制品在应用中往往发挥着非常重要的作用，一旦使用过程中发生老化失效，必然会造成经济损失，更严重的可能导致环境破坏、人身伤亡事故等。
因此，聚合物制品必须在老化失效之前进行更换，本着节能、低碳、生态发展的原则，应最大限度发挥聚合物制品的功能、材料的可靠性和耐久性，而老化是影响聚合物材料可靠性和耐久性的重要因素。
2.高分子材料的老化
高分子材料本身的结构特点和物理状态，以及在使用过程中所受的热、光、热氧、臭氧、水、酸、碱、细菌和酶等外界因素的影响，都会使其发生性能下降或丧失，如变黄、相对分子质量下降、制品表面开裂、失去光泽，更为严重的是冲击强度、拉伸强度和伸长率等力学性能明显下降，甚至失效和失去使用价值。这种现象简称为老化。
老化可以发生在高分子材料合成、贮存、加工及最终应用的每个阶段，并可能导致材料使用寿命的结束及其大规模处置，造成资源的巨大浪费和严重的环境污染。材料的老化可以归纳为四种类型的变化：
3.造成聚合物材料老化的因素
从化学微观角度看，高分子材料，无论是天然的还是合成的，都有一定的分子结构，其中某些部位存在一些弱键，这自然就成为材料老化的突破点。关键是指材料本身的结构特点，也是材料老化的根本原因和内在因素。
另一重要因素来自外界，如热、紫外光、机械应力、高能辐射、电场等。聚合物材料的老化主要是环境降解，其降解主要有热老化、大气老化、机械降解、化学老化、应力开裂、电离辐射、磨损腐蚀、生物降解等。同一种塑料在加工和使用过程中会受到几种因素的影响，即几种老化过程同时发生，一般来说几种老化过程的结合往往使材料损伤更加严重。但在实际过程中，单一老化过程很少，往往是几种过程的综合作用。
其实树脂合成后，从加工到使用一系列过程中都会发生老化。原树脂首先遇到的环境老化是在塑料加工厂，塑料粒子在热、微量湿度、氧气的作用下，经过挤出、注射、加热成型等加工过程，会造成热老化和机械老化；制品中残留应力使老化更容易发生；塑料容器或制品离开加工厂，在运输、贮存过程中受到日光照射，大气降解、辐射降解等都会在最终产品的使用过程中发生，例如有机溶剂或洗涤剂溶液的包装会产生环境应力，从而引起化学降解、环境应力开裂等老化现象；当塑料制品到达废品收集箱，进入回收环节时，塑料还必须经过老化处理，老化过程十分复杂，塑料老化的程度限制了产品的可回收性。
高分子材料抗老化的四种方法
目前，改善和增强聚合物材料抗老化性能的方法主要有以下几种：
物理保护（如加厚、涂层、外层复合等）
高分子材料的老化特别是光氧化老化首先从材料或制品表面开始，表现为变色、粉化、开裂、失去光泽等，然后逐渐向内部渗透，薄制品比厚制品更容易因光氧化而过早失效，因此可以通过增加制品厚度来延长制品的使用寿命。对于容易老化的制品，可以在表面涂覆或涂敷一层耐候涂层，或在制品外层复合一层耐候涂层。选用性能良好的材料，可以在制品表面提供一层保护层，从而延缓老化过程，如在PP无纺布表面针刺一层抗光氧老化性能好的涤纶布，大量吸收紫外线辐射，即可达到抗老化的目的。但这些方法都存在增加工序或影响制品外观等缺陷，仅限于少数制品的应用。
改进加工工艺
很多材料在合成或制备过程中还存在老化问题。例如聚合时受热的影响，加工过程中的热氧老化等。据此，可以在聚合或加工过程中增加脱氧装置或真空装置，以降低氧的影响。但这种方法只能保证材料出厂时的性能，而且这种方法只能从材料制备的源头上实施，无法解决再加工和使用过程中的老化问题。
聚合物材料的结构设计或改性
很多聚合物材料的分子结构中都含有非常容易老化的基团，因此通过对材料分子结构进行设计，将容易老化的基团替换成不易老化的基团往往可以收到很好的效果。例如聚氨酯行业中，芳香族聚氨酯容易发生老化黄变，如果将合成原料中的芳香族异氰酸酯替换成脂肪族异氰酸酯，可以得到耐黄变性更优的聚氨酯材料，但相应的成本就要增加很多。通过接枝或共聚等方法在聚合物分子链上引入具有抗老化作用的功能基团或结构，使材料本身具有优异的抗老化功能也是研究者常用的方法，但成本较高，目前还不能实现大规模生产和应用。
添加抗衰老添加剂
目前提高高分子材料耐老化性能有效而常用的方法是添加抗老化助剂，因其成本低廉、不需改变现有生产工艺而被广泛应用。这些抗老化助剂的添加方式主要有以下两种：
直接添加剂添加法：将防老化添加剂（粉末或液体）直接与树脂等原料混合，然后挤出成颗粒或注塑等。这种添加方法简单易行，在造粒、注塑等工艺中应用广泛。但是它也存在一些致命的缺点，特别是在薄型聚合物制品或纺丝制品中，将防老化添加剂直接与树脂等原料混合，往往会使制品中的添加剂含量达不到很高的水平，分散效果不好，容易造成薄膜中出现“晶点”或纤维中出现“断纤”等问题，影响正常生产，降低生产效率，并导致其防老化性能下降。
抗老化母粒添加方式：对产品质量和质量稳定性要求较高的厂家往往会在生产时添加抗老化母粒。抗老化母粒是以合适的树脂为载体，将多种高效抗老化助剂混合均匀后经双螺杆挤出机共挤出成颗粒，它的应用优势是在母粒制备过程中将抗老化助剂进行了预分散，因此在后期的材料加工过程中，抗老化助剂经过两次分散，达到了助剂在高分子材料基体中均匀分散的目的，既保证了产品的质量稳定性，又避免了生产过程中的粉尘污染，使生产更加绿色环保。两种添加方式对比见下表：
高分子材料抗老化技术要求汇总
高分子材料老化问题为何难以解决？
在实际生产生活中，不同的高分子材料及其制品所处的环境条件是不一样的。因此，在不同的应用场景中，对所用材料的抗老化要求也是不一样的。例如：（1）有的客户需要解决材料的老化问题；（2）有的客户需要解决材料在挤出造粒、注塑等加工过程中的黄变等老化问题；（3）有的客户需要解决产品在长期高温下的老化问题；（4）有的客户需要解决产品在户外使用环境下的耐久性问题等。但不同的客户对同一种材料的抗老化要求也是不一样的，比如有的客户需要解决高温下不同时间段的热氧老化问题；有的客户需要解决户外使用条件下不同时间段的耐候性问题等等。总之，对材料抗老化的要求是千变万化的。
例如：在实际应用中，为改善和增强塑料及其制品的光稳定性，需要添加耐候性功能助剂，如紫外线吸收剂、紫外线屏蔽剂、受阻胺光稳定剂等。而实际情况是，仅使用一种助剂不能达到预期的抗老化效果，往往需要多种助剂配合使用才能达到预期的效果。然而，(1)不同的聚合物材料具有不同的结构特点，(2)实际应用环境不同，(3)抗老化助剂的作用、特点和优势也各有不同，(4)不同的助剂与材料的相容性和在材料中的迁移性不同，(5)助剂本身的加工性能、稳定性、环境友好性、成本效益不同，助剂之间的协同作用(甚至抗协同作用)不同，(6)材料配方中其他材料组分或助剂与抗老化助剂之间的相互作用等，因此，要制作出好的抗老化材料或产品是一个系统工程，需要权衡和考虑各方面因素，选择出适合自己的材料或产品。 高效抗衰老系统。
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