生命体及高分子材料的老化.pptx

二二 氧自由基氧自由基l l氧分子参与参与糖、脂肪、蛋白氧分子参与参与糖、脂肪、蛋白质等的等的代代谢，释放的能量通放的能量通过ATP（三磷酸腺（三磷酸腺苷）把能量苷）把能量转移到需要的地方。移到需要的地方。l l根据分子根据分子轨道理道理论，氧分子，氧分子带有两个有两个未未成成对的的电子，子，化学性化学性质活活泼。l l氧分子接受一个氧分子接受一个电子子转变为超氧阴离超氧阴离子自由基子自由基。氧分子形成一个共价键，转变为氧分子形成一个共价键，转变为超氧酸。超氧酸。氧分子的分子轨道为：氧分子的分子轨道为：形成两个共价键，再转变为形成两个共价键，再转变为过氧化氢过氧化氢。过氧化氢离解，就成为过氧化氢离解，就成为羟基自由基羟基自由基。l l生物体内的生物体内的活性氧活性氧和和自由基自由基不断不断产生，生，又不断消除，正常情况下保持平衡。又不断消除，正常情况下保持平衡。l l超氧阴离子自由基、超氧酸、过氧化氢、超氧阴离子自由基、超氧酸、过氧化氢、羟自由基都直接或间接由氧分子转化而羟自由基都直接或间接由氧分子转化而来，较氧分子更活泼，统称为来，较氧分子更活泼，统称为活性氧活性氧，或或氧自由基氧自由基l l体内体内过多的多的超氧阴离子自由基超氧阴离子自由基加加剧生化生化反反应，使能量，使能量过剩，加速老化，剩，加速老化，产生炎生炎症，甚至癌症，甚至癌变。l l超氧阴离子自由基超氧阴离子自由基可以靠可以靠SOD（超氧化（超氧化物歧化物歧化酶）来消除。）来消除。过氧化氢由体内的过氧化氢酶来消除。过氧化氢由体内的过氧化氢酶来消除。三三 高分子材料的老化高分子材料的老化l l高分子材料在使用高分子材料在使用过程中，程中，发生化学生化学及物理及物理变化，失去使用价化，失去使用价值的的现象，象，称称为高分子材料的高分子材料的老化老化。l l高聚物降解高聚物降解是造成高分子材料老化的是造成高分子材料老化的主要原因。主要原因。l l高分子主高分子主链在不改在不改变其化学其化学组成的条成的条件下，件下，发生断裂，使其分子量降低，生断裂，使其分子量降低，称称为高聚物降解。高聚物降解。l l紫外紫外线的波的波长为200400nm，能量，能量约为250580KJ/mol。l l聚合物聚合物键的离解能在的离解能在167586KJ/mol间。l l紫外紫外线对聚合物的危害聚合物的危害严重。重。l l聚合物受太阳光中的紫外聚合物受太阳光中的紫外线（波（波长小于小于290nm）照射，形成）照射，形成过氧化物和氧化物和酮基基团而降解。而降解。l l聚合物吸收紫外聚合物吸收紫外线后后处于高能量的激于高能量的激发态，发生化学生化学键断裂，断裂，产生自由基。生自由基。l l高温加速高温加速这种光氧化反种光氧化反应。l l防止光氧化老化，就要避免阳光照射，防止光氧化老化，就要避免阳光照射，注意温度等影响因素。注意温度等影响因素。l l首先介首先介绍耐光的高分子材料，再介耐光的高分子材料，再介绍光光稳定助定助剂（书上上244页）。）。l l 耐光的高分子材料耐光的高分子材料l l丙丙烯酸酸酯及甲基丙及甲基丙烯酸酸酯的聚合物光吸收的聚合物光吸收主峰在太阳光主峰在太阳光谱之外，聚合物具有之外，聚合物具有优良的良的耐光性。耐光性。聚甲基硅氧烷树脂聚甲基硅氧烷树脂和和氟树脂氟树脂具有极好的具有极好的光稳定性。光稳定性。l l氯化聚合物化聚合物发生生热和光化学降解：自和光化学降解：自动催化催化链反反应脱脱氯化化氢，可加，可加稳定定剂：如：如二月桂酸二丁基二月桂酸二丁基锡等。等。l l含氯量越高，防延燃性越好。含氯量越高，防延燃性越好。l l因为燃烧生成的卤化氢因为燃烧生成的卤化氢（H HX X）与燃烧生与燃烧生成的高能量自由基（成的高能量自由基（OHOH）反应，生成低）反应，生成低能量的能量的X X 。l l光光稳定定剂l l紫外紫外线吸收吸收剂在聚合物吸收的波在聚合物吸收的波长范范围内，有内，有强烈的吸收作用。烈的吸收作用。l l 常用的有取代的常用的有取代的2-羟基二苯甲基二苯甲酮、苯并、苯并三三唑类等，能将紫外等，能将紫外线的能量的能量转换成成热能。能。l l自由基捕自由基捕获剂l lHALS（位阻胺光（位阻胺光稳定定剂）大多数是）大多数是2，2，6，6-四甲基四甲基哌啶的衍生物。的衍生物。l l四个甲基基四个甲基基团能防止附着在氮原子上能防止附着在氮原子上环碳碳结构的氧化。构的氧化。l l硝硝酰基基羟胺或胺或醚过氧基反氧基反应重新重新生成硝生成硝酰基基l l紫外紫外线吸收吸收剂和位阻胺光和位阻胺光稳定定剂能能够一起一起产生生协同效同效应。l l紫外紫外线吸收吸收剂可以减慢自由基的生成可以减慢自由基的生成速度速度。l l位阻胺有效清除形成的自由基，减慢位阻胺有效清除形成的自由基，减慢氧化降解的速度氧化降解的速度。l l光屏蔽光屏蔽剂l l炭黑既能炭黑既能强烈吸收紫外烈吸收紫外线，又是抗氧，又是抗氧化化剂，能捕，能捕获自由基。自由基。l l加入炭黑的高分子材料耐候性加入炭黑的高分子材料耐候性优异。异。l l3 水解降解水解降解l l聚聚酯（如（如涤纶）、聚）、聚酰胺（尼胺（尼龙）等）等接触酸、碱溶液，都可以降解。接触酸、碱溶液，都可以降解。高分子材料的特征高分子材料的特征l l与金属材料、陶瓷材料相比，高分子与金属材料、陶瓷材料相比，高分子材料的材料的熔点低熔点低、硬度小硬度小、密度也小密度也小，作航空航天作航空航天飞行器的行器的结构材料。构材料。l l高分子材料一般不高分子材料一般不导电，作，作电绝缘材材料，易加工，常作料，易加工，常作绝缘器件。器件。l l高分子材料容易老化高分子材料容易老化，主要是光老化，主要是光老化和水解。和水解。l l多由多由C和和H等元素等元素组成，易燃成，易燃，可加无，可加无机材料和阻燃机材料和阻燃剂。l l易溶于有机溶易溶于有机溶剂，可以以溶液的形式，可以以溶液的形式使用。使用。l l高分子溶液便于高分子溶液便于传送、加工和使用，高送、加工和使用，高分子溶液的形式出分子溶液的形式出现得很多，如化得很多，如化纤厂的厂的纺丝液、塑料制品的增塑，而涂液、塑料制品的增塑，而涂料、黏合料、黏合剂等等产品就直接是溶液。品就直接是溶液。l l以聚合物溶液的形式以聚合物溶液的形式进行行应用的用的还有油有油墨、墨、纸张和和织物生物生产上上应用的聚合物，用的聚合物，层压制品等。制品等。