I materiali polimerici comprendono plastiche, gomma, fibre, pellicole, adesivi e rivestimenti. Poiché hanno molte proprietà potenziali superiori a quelle dei materiali strutturali tradizionali, sono sempre più utilizzati nel campo dei prodotti militari e civili.
Tuttavia, nel corso del processo, dello stoccaggio e dell'utilizzo, a causa della luce, del calore, dell'ossigeno, dell'acqua, delle radiazioni ad alta energia, dell'erosione chimica e biologica e di altri fattori interni ed esterni, la composizione chimica e la struttura dei materiali polimerici subiranno una serie di cambiamenti nelle proprietà fisiche, come la durezza, la viscosità, la fragilità, lo scolorimento, la perdita di resistenza e così via; questo fenomeno è l'invecchiamento dei materiali polimerici.
La natura dell'invecchiamento dei materiali polimerici è costituita da cambiamenti della struttura fisica o della struttura chimica, che si manifestano come un graduale declino delle prestazioni del materiale, che perde il suo valore d'uso. Il fallimento dell'invecchiamento dei materiali polimerici è diventato uno dei problemi principali che limitano l'ulteriore sviluppo e l'applicazione dei materiali polimerici.

Fenomeno dell'invecchiamento
A causa delle diverse varietà di materiali polimerici, l'uso di condizioni diverse, quindi ci sono diversi fenomeni di invecchiamento e caratteristiche. Ad esempio, i film plastici per uso agricolo dopo il sole e la pioggia presentano scolorimento, fragilità, diminuzione della trasparenza; il plexiglass per l'aviazione, dopo un lungo periodo di tempo, presenta venature argentate, diminuzione della trasparenza; i prodotti in gomma, dopo un lungo periodo di tempo, presentano diminuzione dell'elasticità, indurimento, screpolature, oppure sono morbidi e appiccicosi; le vernici, dopo un lungo periodo di tempo, presentano perdita di luce, sfarinamento, bolle, sfaldature e così via.
Il fenomeno dell'invecchiamento si riassume nei seguenti quattro cambiamenti:
1, cambiamenti di aspetto
Aspetto di macchie, macchie, argento, crepe, brina, sfarinamento, appiccicosità, deformazione, fish-eye, rughe, restringimento, bruciatura, aberrazioni ottiche e cambiamenti di colore ottico.
2, modifiche delle proprietà fisiche
Tra cui la solubilità, il rigonfiamento, le proprietà reologiche, così come il freddo, il calore, la permeabilità all'acqua, la permeabilità all'aria e altre variazioni delle prestazioni.
3, modifiche delle proprietà meccaniche
Resistenza alla trazione, alla flessione, al taglio, all'urto, all'allungamento relativo, al rilassamento delle tensioni e ad altre variazioni delle prestazioni.
4, modifiche delle proprietà elettriche
Come la resistenza superficiale, la resistenza di volume, la costante dielettrica, la resistenza alla rottura elettrica e altri cambiamenti.

Fattori di invecchiamento
Le proprietà fisiche dei materiali polimerici hanno una stretta relazione con la loro struttura chimica, la struttura dello stato di aggregazione.
La struttura chimica è la struttura a catena lunga delle macromolecole collegate da legami covalenti, mentre la struttura aggregata è la struttura spaziale di molte macromolecole disposte e impilate da forze intermolecolari, come lo stato cristallino, amorfo, cristallino - amorfo. Le forze intermolecolari che mantengono la struttura aggregata includono il legame ionico, il legame metallico, il legame covalente e le forze di van der Waals.
I fattori ambientali possono portare a cambiamenti nelle forze intermolecolari, o addirittura alla rottura delle catene o al distacco di alcuni gruppi, che finiscono per distruggere la struttura dello stato di aggregazione del materiale e modificarne le proprietà fisiche. I fattori che influenzano l'invecchiamento dei materiali polimerici sono generalmente di due tipi: fattori intrinseci e fattori estrinseci.

Fattori intrinseci
1, la struttura chimica del polimero
L'invecchiamento dei polimeri e la loro struttura chimica è strettamente legata al legame debole della struttura chimica del sito, che è suscettibile all'influenza di fattori esterni per rompere in radicali liberi. Questo radicale libero è il punto di partenza della reazione dei radicali liberi.
2, Forma fisica
Alcuni legami molecolari dei polimeri sono ordinati e altri disordinati. La disposizione ordinata dei legami molecolari può formare un'area cristallina, la disposizione disordinata dei legami molecolari per l'area amorfa, molti polimeri non sono uniformi, ma allo stato semicristallino, sia in aree cristalline che amorfe, la reazione di invecchiamento parte prima dall'area amorfa.
3, normalizzazione tridimensionale
L'integrazione tridimensionale dei polimeri e il loro grado di cristallinità hanno una stretta relazione. In generale, i polimeri regolari hanno una migliore resistenza all'invecchiamento rispetto ai polimeri casuali.
4, peso molecolare e sua distribuzione
In generale, il peso molecolare del polimero ha una scarsa relazione con l'invecchiamento, ma la distribuzione del peso molecolare ha una grande influenza sulle prestazioni di invecchiamento del polimero: più ampia è la distribuzione, più facile è l'invecchiamento, perché più ampia è la distribuzione, più gruppi terminali, più facile è la reazione di invecchiamento.
5, impurità di metalli in tracce e altre impurità
Il polimero nella lavorazione e il contatto con i metalli possono essere mescolati con tracce di metalli o, nella polimerizzazione, con catalizzatori metallici residui, che influiscono sull'ossidazione automatica (cioè sull'invecchiamento) del ruolo iniziatore.

Fattori esterni
1, l'effetto della temperatura
La temperatura aumenta, il movimento della catena polimerica si intensifica e, una volta superata l'energia di dissociazione del legame chimico, causerà la degradazione termica della catena polimerica o lo shedding del gruppo; la degradazione termica dei materiali polimerici ha un gran numero di rapporti in letteratura; la riduzione della temperatura, spesso influisce sulle proprietà meccaniche del materiale. In stretta relazione con le proprietà meccaniche del punto critico di temperatura, tra cui la temperatura di transizione vetrosa, la temperatura di scorrimento viscoso e il punto di fusione, lo stato fisico del materiale può essere suddiviso in vetro, stato elastico elevato e stato di scorrimento viscoso.

2, l'effetto dell'umidità
L'effetto dell'umidità sui materiali polimerici può essere attribuito al rigonfiamento e alla dissoluzione dell'acqua sul materiale, in modo da mantenere la struttura dello stato di aggregazione del materiale polimerico delle forze intermolecolari che cambiano, distruggendo così lo stato di aggregazione del materiale, in particolare per i polimeri amorfi non reticolati, l'effetto dell'umidità è estremamente evidente, renderà il materiale polimerico gonfio e persino lo stato di aggregazione disintegrato, in modo da danneggiare le prestazioni del materiale; per la cristallizzazione di plastica o fibra, a causa dell'esistenza di limitazioni all'infiltrazione di umidità, l'effetto dell'umidità non è evidente. Per la forma cristallina della plastica o delle fibre, a causa dell'esistenza di limitazioni alla penetrazione dell'acqua, l'effetto dell'umidità non è molto evidente.
3, l'influenza dell'ossigeno
L'ossigeno è la causa principale dell'invecchiamento dei materiali polimerici, a causa della permeabilità dell'ossigeno, i polimeri cristallini sono più resistenti all'ossidazione di quelli amorfi. L'ossigeno attacca prima i legami deboli della catena principale del polimero, come i doppi legami, gli ossidrili, gli atomi di carbonio terziari sull'idrogeno e altri gruppi o atomi, la formazione di radicali perossilici o perossidi del polimero, e poi in questa parte della catena principale causata dalla frattura della gravità del peso molecolare del polimero è sceso significativamente, la temperatura di transizione vetrosa si riduce, cosicché il polimero diventa viscoso, in presenza di alcuni elementi facili da decomporre in radicali liberi dell'iniziatore o di elementi metallici di transizione, vi è la tendenza ad aggravare la reazione di ossidazione. Andamento della reazione di ossidazione.
4, invecchiamento della luce
Il polimero irradiato dalla luce può causare o meno la rottura della catena molecolare in base alla dimensione relativa dell'energia luminosa e dell'energia di dissociazione e alla sensibilità della struttura chimica del polimero alle onde luminose. A causa della presenza dello strato di ozono sulla superficie della terra e dell'atmosfera, è possibile raggiungere il suolo della gamma di lunghezze d'onda della luce solare di 290 ~ 4300 nm, l'energia dell'onda luminosa è maggiore dell'energia di dissociazione del legame chimico è solo la regione ultravioletta dell'onda luminosa, causerà la rottura del legame chimico del polimero.
Ad esempio, la lunghezza d'onda ultravioletta di 300 ~ 400 nm, può essere assorbita dai polimeri contenenti carbonile e doppio legame, e rendere la catena macromolecolare frattura, cambiamento della struttura chimica, e rendere il materiale deterioramento delle prestazioni; polietilene tereftalato 280 nm di luce ultravioletta ha un forte assorbimento, il prodotto di degradazione è principalmente CO, H, CH; contiene solo poliolefine con legami C-C sull'assorbimento della luce ultravioletta, ma in presenza di una piccola quantità di impurità, come carbonili, insaturi, e il prodotto di degradazione, le poliolefine non sono assorbite, ma in presenza di una piccola quantità di impurità. Tuttavia, in presenza di un piccolo numero di impurità, come carbonili, legami insaturi, gruppi idroperossidi, residui di catalizzatori, idrocarburi aromatici ed elementi metallici di transizione, possono promuovere la reazione di foto-ossidazione delle poliolefine.
5, l'influenza del mezzo chimico
Gli agenti chimici penetrano solo all'interno dei materiali polimerici per svolgere un ruolo, questi ruoli includono il ruolo dei legami covalenti e il ruolo dei legami subvalenti di due categorie. Il ruolo dei legami covalenti si manifesta con la rottura della catena polimerica, la reticolazione, l'aggiunta o una combinazione di questi ruoli, che è un processo chimico irreversibile; i mezzi chimici sulla distruzione della valenza secondaria del legame, anche se non causa un cambiamento nella struttura chimica, ma l'aggregazione della struttura del materiale sarà modificata, in modo che le proprietà fisiche dei cambiamenti corrispondenti.
I cambiamenti fisici, come le cricche da stress ambientale, le cricche da solvatazione, la plasticizzazione, ecc. sono manifestazioni tipiche dell'invecchiamento chimico dei materiali polimerici.
Il metodo per eliminare le cricche da solvatazione consiste nell'eliminare lo stress interno del materiale e la ricottura dopo il processo di stampaggio del materiale favorisce l'eliminazione dello stress interno del materiale. La plastificazione avviene nel mezzo liquido e nei materiali polimerici in continuo contatto con l'occasione, le interazioni tra polimero e piccole molecole tra il mezzo sostituiscono parzialmente l'interazione tra il polimero, in modo che i segmenti della catena polimerica siano più facili da spostare, manifestandosi come una riduzione della temperatura di transizione vetrosa, la resistenza, la durezza e il modulo elastico del materiale sono diminuiti, l'allungamento a rottura è aumentato e così via.
6, invecchiamento biologico
Poiché i prodotti in plastica nel processo di lavorazione utilizzano quasi tutti una varietà di additivi, spesso diventano una fonte di nutrimento per le muffe. La muffa assorbe le sostanze nutritive sulla superficie e all'interno della plastica e si trasforma in micelio; il micelio è un conduttore, quindi l'isolamento della plastica diminuisce, il peso cambia e si verifica un grave distacco. I metaboliti della crescita della muffa contengono acidi organici e tossine, che fanno apparire la superficie della plastica appiccicosa, scolorita, fragile, con riduzione della lucentezza e altri fenomeni; inoltre, il contatto a lungo termine con la plastica ammuffita provoca l'insorgere di malattie.
Le macromolecole naturali polisaccaridiche e i loro composti modificati possono essere trasformati in pellicole monouso biodegradabili, fogli, contenitori, prodotti espansi e così via attraverso la miscelazione e la modifica con plastiche generiche, e i loro rifiuti possono essere idrolizzati in composti di piccole molecole passo dopo passo attraverso l'intervento di enzimi di decomposizione delle macromolecole naturali polisaccaridiche come l'amilasi, che sono ampiamente presenti nell'ambiente naturale, e infine decomposti in anidride carbonica e acqua non inquinanti, che possono essere restituiti alla biosfera. Sulla base di questi vantaggi, i composti polimerici naturali polisaccaridici rappresentati dall'amido sono ancora una parte importante delle plastiche degradabili.