上一期中,我们详细介绍了聚合物的稳定性及其影响因素。
深入了解聚合物稳定性不仅可以帮助企业更好地设计和选择适合特定应用和环境的聚合物材料,也能更好地评估其对健康和环境的潜在风险,对于产品质量和生产安全至关重要。
本篇将重点探讨「聚合物的热稳定性」,以期能帮助大家全面了解并应用聚合物材料。
聚合物的热降解
聚合物在加工制造、使用和废物处置过程中,高温会导致聚合物发生「热降解」。
聚合物的分解温度阈值决定了其在制造过程中的温度上限。此外,聚合物的热稳定性对于材料的长期使用和环境考虑也至关重要。
热降解是一个复杂的过程,可能涉及化学键断裂、解聚和侧基消除,导致聚合物分子量和性能的变化,比如颜色、机械强度和抗冲击性等性能。
因此,为了提高聚合物的热稳定性,可以向聚合物体系中添加阻燃剂。除此之外一些复杂的材料,如无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物、离子聚合物、共混的聚合物等,也可以提高聚合物的热稳定性。
聚合物的热降解一般有三种主要的热分解过程:解聚作用、脱除作用和环化作用。
解聚作用使聚合物分解成原单体结构和其他分解产物。
脱除作用涉及到聚合物链中的取代基脱除,从而生成自由基或导致产生双键。
环化将线性链转化为环状结构,导致新的环结构生成。例如,聚丙烯的热分解可能导致环戊烯和其他环状产物的形成。
图1热解过程中的物理化学现象
图片源自:浙工大材料学院(