Les matériaux polymères comprennent les plastiques, le caoutchouc, les fibres, les films, les adhésifs et les revêtements. Parce qu'ils possèdent de nombreuses propriétés potentielles supérieures à celles des matériaux structurels traditionnels, ils sont de plus en plus utilisés dans le domaine des produits militaires et civils.
Toutefois, au cours du processus, du stockage et de l'utilisation, sous l'effet de la lumière, de la chaleur, de l'oxygène, de l'eau, des rayonnements à haute énergie, de l'érosion chimique et biologique et d'autres facteurs internes et externes, la composition chimique et la structure des matériaux polymères subiront une série de modifications des propriétés physiques, telles que la dureté, la viscosité, la fragilité, la décoloration, la perte de résistance, et ainsi de suite, ce phénomène étant le vieillissement des matériaux polymères.
La nature du vieillissement des matériaux polymères est la modification de la structure physique ou chimique, qui se manifeste par un déclin progressif des performances du matériau, et la perte de sa valeur d'usage. La défaillance due au vieillissement des matériaux polymères est devenue l'un des principaux problèmes qui limitent le développement et l'application des matériaux polymères.

Phénomène de vieillissement
En raison des différentes variétés de matériaux polymères, de l'utilisation de conditions différentes, les phénomènes de vieillissement et les caractéristiques sont différents. Par exemple, les films plastiques agricoles se décolorent sous l'effet du soleil et de la pluie, deviennent cassants et perdent de leur transparence ; le plexiglas pour l'aviation présente depuis longtemps un grain argenté et perd de sa transparence ; les produits en caoutchouc perdent longtemps de leur élasticité, durcissent, se fissurent ou deviennent mous et collants ; les peintures perdent longtemps de leur luminosité, se salissent, font des bulles, s'écaillent, etc.
Le phénomène du vieillissement est résumé dans les quatre changements suivants :
1, changements d'apparence
Apparition de taches, de points, d'argent, de fissures, de givre de pulvérisation, de farinage, de collage, de gauchissement, d'yeux de poisson, de rides, de rétrécissement, de brûlures, d'aberrations optiques et de changements de couleur optique.
2, modifications des propriétés physiques
Notamment la solubilité, le gonflement, les propriétés rhéologiques, ainsi que le froid, la chaleur, la perméabilité à l'eau, la perméabilité à l'air et d'autres changements de performance.
3, modifications des propriétés mécaniques
Résistance à la traction, résistance à la flexion, résistance au cisaillement, résistance aux chocs, allongement relatif, relaxation des contraintes et autres changements de performance.
4, modifications des propriétés électriques
Il s'agit notamment de la résistance de surface, de la résistance de volume, de la constante diélectrique, de la résistance à la rupture électrique et d'autres changements.

Facteurs de vieillissement
Les propriétés physiques des matériaux polymères sont étroitement liées à leur structure chimique et à leur structure d'agrégation.
La structure chimique est la longue chaîne de macromolécules reliées par des liaisons covalentes, et la structure agrégée est la structure spatiale de nombreuses macromolécules disposées et empilées par des forces intermoléculaires, telles que l'état cristallin, amorphe, cristallin-amorphe. Les forces intermoléculaires qui maintiennent la structure agrégée comprennent la liaison ionique, la liaison métallique, la liaison covalente et les forces de van der Waals.
Les facteurs environnementaux peuvent entraîner des changements dans les forces intermoléculaires, voire la rupture de chaînes ou le détachement de certains groupes, ce qui finira par détruire la structure de l'état d'agrégation du matériau et en modifiera les propriétés physiques. Il existe généralement deux types de facteurs affectant le vieillissement des matériaux polymères : les facteurs intrinsèques et les facteurs extrinsèques.

Facteurs intrinsèques
1, la structure chimique du polymère
Le vieillissement des polymères et leur propre structure chimique sont étroitement liés à la faible liaison de la structure chimique du site, qui est susceptible de se décomposer en radicaux libres sous l'influence de facteurs externes. Ce radical libre est le point de départ de la réaction radicalaire.
2、Forme physique
Certaines des liaisons moléculaires des polymères sont ordonnées et d'autres sont désordonnées. L'arrangement ordonné des liaisons moléculaires peut former une zone cristalline, l'arrangement désordonné des liaisons moléculaires pour la zone amorphe, de nombreux polymères ne sont pas uniformes, mais dans un état semi-cristallin, à la fois dans les zones cristallines et amorphes, la réaction de vieillissement se produisant d'abord dans la zone amorphe.
3, normalisation tridimensionnelle
L'intégration tridimensionnelle des polymères et leur degré de cristallinité sont étroitement liés. D'une manière générale, les polymères réguliers ont une meilleure résistance au vieillissement que les polymères aléatoires.
4、Poids moléculaire et sa répartition
D'une manière générale, le poids moléculaire du polymère a peu de rapport avec le vieillissement, mais la distribution du poids moléculaire a une grande influence sur la performance de vieillissement du polymère, plus la distribution est large, plus il est facile de vieillir, car plus la distribution est large, plus il y a de groupes terminaux, plus il est facile de provoquer une réaction de vieillissement.
5, impuretés de métaux traces et autres impuretés
Le polymère dans le traitement, et le contact avec le métal, peuvent être mélangés avec des traces de métaux, ou dans la polymérisation, des catalyseurs métalliques résiduels, qui affecteront l'oxydation automatique (c'est-à-dire, le vieillissement) du rôle d'initiateur.

Facteurs externes
1, l'effet de la température
La température augmente, le mouvement de la chaîne polymère s'intensifie, une fois que l'énergie de dissociation de la liaison chimique est dépassée, cela provoque une dégradation thermique de la chaîne polymère ou un détachement de groupe, la dégradation thermique des matériaux polymères a fait l'objet d'un grand nombre de rapports bibliographiques ; la réduction de la température affecte souvent les propriétés mécaniques du matériau. Étroitement lié aux propriétés mécaniques du point de température critique, y compris la température de transition vitreuse, la température d'écoulement visqueux et le point de fusion, l'état physique du matériau peut être divisé en verre, état élastique élevé, état d'écoulement visqueux.

2, l'effet de l'humidité
L'effet de l'humidité sur les matériaux polymères peut être attribué au gonflement et à la dissolution de l'eau sur le matériau, afin de maintenir la structure de l'état d'agrégation du matériau polymère des forces intermoléculaires changent, détruisant ainsi l'état d'agrégation du matériau, en particulier pour les polymères amorphes non réticulés, l'effet de l'humidité est extrêmement évident, fera gonfler le matériau polymère et même désintégrer l'état d'agrégation, de sorte que la performance du matériau est endommagée ; pour la cristallisation du plastique ou de la fibre, en raison de l'existence de limites à l'infiltration de l'humidité, l'effet de l'humidité n'est pas évident. En ce qui concerne la forme cristalline des matières plastiques ou des fibres, l'effet de l'humidité n'est pas très évident en raison de l'existence de restrictions à la pénétration de l'eau.
3, l'influence de l'oxygène
L'oxygène est la principale cause du vieillissement des matériaux polymères, en raison de la perméabilité à l'oxygène, les polymères cristallins étant plus résistants à l'oxydation que les polymères amorphes. L'oxygène attaque d'abord les maillons faibles de la chaîne principale du polymère, tels que les doubles liaisons, les atomes d'hydroxyle, les atomes de carbone tertiaires sur l'hydrogène et d'autres groupes ou atomes, ce qui entraîne la formation de radicaux peroxyles ou de peroxydes du polymère, puis, dans cette partie de la chaîne principale, la rupture de la gravité du poids moléculaire du polymère chute de manière significative, la température de transition vitreuse est réduite, de sorte que le polymère devient visqueux, en présence de certains éléments faciles à décomposer en radicaux libres de l'initiateur ou des éléments du métal de transition, la réaction d'oxydation a tendance à s'aggraver. Tendance de la réaction d'oxydation.
4、Vieillissement de la lumière
Les polymères irradiés par la lumière, qu'ils provoquent ou non une rupture de la chaîne moléculaire, dépendent de la taille relative de l'énergie lumineuse et de l'énergie de dissociation, ainsi que de la sensibilité de la structure chimique du polymère aux ondes lumineuses. En raison de la présence d'une couche d'ozone à la surface de la terre et dans l'atmosphère, la longueur d'onde de la lumière solaire est comprise entre 290 et 4 300 nm. L'énergie de l'onde lumineuse est supérieure à l'énergie de dissociation de la liaison chimique, et seule la région ultraviolette de l'onde lumineuse peut provoquer la rupture de la liaison chimique du polymère.
Par exemple, la longueur d'onde ultraviolette de 300 ~ 400nm peut être absorbée par les polymères contenant des carbonyles et des doubles liaisons, et provoquer la rupture de la chaîne macromoléculaire, la modification de la structure chimique et la détérioration des performances du matériau ; le polyéthylène téréphtalate à 280nm de lumière ultraviolette a une forte absorption, le produit de dégradation est principalement CO, H, CH ; ne contient que des polyoléfines à liaison C-C sur l'absorption de la lumière ultraviolette, mais en présence d'une petite quantité d'impuretés, telles que le carbonyle, l'insaturé et le produit de dégradation, les polyoléfines ne sont pas absorbées, mais en présence d'une petite quantité d'impuretés. Toutefois, en présence d'un petit nombre d'impuretés, telles que des liaisons carbonylées, insaturées, des groupes hydroperoxydes, des résidus de catalyseurs, des hydrocarbures aromatiques et des éléments de métaux de transition, la réaction de photo-oxydation des polyoléfines peut être favorisée.
5, l'influence du milieu chimique
Les agents chimiques ne pénètrent à l'intérieur des matériaux polymères que pour y jouer un rôle, ces rôles comprennent le rôle des liaisons covalentes et le rôle des liaisons subvalentes de deux catégories. Le rôle des liaisons covalentes se manifeste par la rupture de la chaîne polymère, la réticulation, l'addition ou une combinaison de ces rôles, qui est un processus chimique irréversible ; les agents chimiques sur la destruction de la valence secondaire de la liaison bien qu'ils ne provoquent pas de changement dans la structure chimique, mais l'agrégation de la structure du matériau sera modifiée, de sorte que les propriétés physiques des changements correspondants.
Les changements physiques tels que la fissuration sous contrainte environnementale, la fissuration par solvatation, la plastification, etc. sont des manifestations typiques du vieillissement des matériaux polymères en milieu chimique.
La méthode d'élimination de la fissuration par solvatation consiste à éliminer la contrainte interne du matériau, et le recuit après le processus de moulage du matériau est propice à l'élimination de la contrainte interne du matériau. La plastification a lieu dans le milieu liquide et les matériaux polymères en contact continu avec l'occasion, les interactions entre les polymères et les petites molécules du milieu remplacent partiellement l'interaction entre le polymère, de sorte que les segments de la chaîne polymère sont plus faciles à déplacer, ce qui se manifeste par une réduction de la température de transition vitreuse, une diminution de la résistance, de la dureté et du module d'élasticité du matériau, une augmentation de l'élongation à la rupture, etc.
6, le vieillissement biologique
Dans le processus de transformation, les produits en plastique utilisent presque tous une variété d'additifs et deviennent donc souvent une source de nutriments pour les moisissures. Les moisissures absorbent les nutriments à la surface et à l'intérieur du plastique et se transforment en mycélium. Le mycélium est un conducteur, ce qui entraîne une diminution de l'isolation du plastique, des changements de poids et, le cas échéant, un décollement important. Les métabolites des moisissures contiennent des acides organiques et des toxines qui rendent la surface du plastique collante, la décolorent, la fragilisent, la rendent moins brillante et provoquent d'autres phénomènes.
Les macromolécules naturelles de polysaccharides et leurs composés modifiés peuvent être transformés en films, feuilles, conteneurs, produits moussés, etc. jetables biodégradables par le biais d'un mélange et d'une modification avec des plastiques à usage général, et leurs déchets peuvent être hydrolysés en composés de petites molécules étape par étape grâce à l'intervention d'enzymes de décomposition des macromolécules naturelles de polysaccharides telles que l'amylase, qui sont largement présentes dans l'environnement naturel, et finalement décomposées en dioxyde de carbone et en eau non polluants, qui peuvent être renvoyés dans la biosphère. Compte tenu de ces avantages, les composés polymères naturels polysaccharides représentés par l'amidon constituent toujours une part importante des plastiques dégradables