塑料老化变脆的原因主要涉及化学和物理变化,以下是一些关键点:
化学变化
氧化降解:塑料在紫外线、氧气、热等环境因素的作用下,分子链中的不饱和双键、支链、羰基等部位容易发生氧化反应,生成自由基,进而引发链式反应,导致分子链断裂和交联。
光化学反应:紫外线能加速塑料中分子双键的断裂,导致光化学反应,使塑料变黄、变脆。
热老化:随着温度的升高,塑料的热老化和热氧老化加剧,分子链在高温下更容易断裂。
物理变化
分子链断裂:塑料中的大分子链在热、光或氧的作用下发生断裂,导致材料性能下降,表现为变脆和容易断裂。
交联:在老化的过程中,高分子材料可能发生交联反应,使材料变硬变脆,伸长率下降。
环境因素
阳光:紫外线是塑料老化的主要因素之一,能加速塑料中分子双键的断裂,导致光化学反应。
氧气:塑料在氧气的作用下容易发生氧化反应,生成自由基,进而引发链式反应。
热:高温环境会加速塑料的热老化和热氧老化,使分子链更容易断裂。
水:水汽和湿度也会导致塑料老化,特别是在潮湿环境中,塑料容易发生水解反应,导致分子链断裂。
其他因素
机械应力:长期受到外力作用,塑料的分子链也会发生断裂,导致材料变脆。
高能辐射:如γ射线、β射线等高能辐射也会引起塑料分子结构的改变,导致老化变脆。
工业气体:如二氧化碳、硫化氢等工业气体也会对塑料产生老化作用。
综上所述,塑料老化变脆是多种因素共同作用的结果,主要包括化学氧化、光化学反应、热老化、水汽和湿度、机械应力、高能辐射和工业气体等。通过改进塑料的配方、加工技术和使用环境,可以有效地延缓塑料的老化过程,延长其使用寿命。