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高分子材料在其合成、貯存及其加工和最終應(yīng)用的各個(gè)階段都可能發(fā)生變質(zhì)，即材料的性能變壞，例如泛黃、相對(duì)分子質(zhì)量下降、制品表面龜裂、光澤喪失，更為嚴(yán)重的是導(dǎo)致沖擊強(qiáng)度、撓曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能大幅度下降，從而影響高分子材料制品的正常使用。這種現(xiàn)象稱為塑料的化學(xué)老化，簡(jiǎn)稱老化。從化學(xué)的角度上看，塑料材料無(wú)論是天然的還是合成的，都具有一定的分子結(jié)構(gòu)，其中某些部位具有一些弱鍵，這些弱鍵自然地成為化學(xué)反應(yīng)的突破口。塑料老化的本質(zhì)無(wú)非是一種化學(xué)反應(yīng)，即以弱鍵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(例如氧化反應(yīng))為起點(diǎn)并引發(fā)一系列化學(xué)反應(yīng)。它可以由許多原因引起，例如熱、紫外光、機(jī)械應(yīng)力、高能輻射、電場(chǎng)等等，可以單獨(dú)一種因素，也可以多種因素共同作用。其結(jié)果是高分子材料的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變及相對(duì)分子質(zhì)量下降或產(chǎn)生交聯(lián)，從而材料性能變壞，以至無(wú)法使用。最常見(jiàn)的致老化因素為熱和紫外光，因?yàn)樗芰蠌纳a(chǎn)、貯存、加工到制品使用接觸最多的環(huán)境便是熱和陽(yáng)光(紫外光)。研究由這兩類(lèi)環(huán)境造成的塑料老化對(duì)于實(shí)際操作者具有特別重要的意義。

太陽(yáng)的紫外輻射

太陽(yáng)輻射到地球外空氣層的光是一種連續(xù)光譜，其波長(zhǎng)在0.7-3000nm之間。穿過(guò)大氣層時(shí)，長(zhǎng)波輻射部分被水蒸氣和二氧化碳吸收，最后只有紅外輻射的短波部塑料防老化與測(cè)試技術(shù)分達(dá)到地球表面。波長(zhǎng)在175nm 以下的短波紫外輻射可被海拔100km以上大氣層中的氧氣所吸收。25-30km的紫外輻射在通過(guò)海拔15km以上的同溫層時(shí)，被其臭氧層中的臭氧(海拔)25-30km間臭氧濃度最高)所吸收。太陽(yáng)光所留下的紫外部分，即300-400nm的輻射，引起聚合物的降解。除了部分紫外光可被臭氧吸收之外，還必須考慮到大氣中的空氣和懸浮粒子(水滴和塵埃)對(duì)太陽(yáng)光造成的散射。因此，造成塑料老化的輻射，即達(dá)到地球表面的輻射，由太陽(yáng)的直射光(“太陽(yáng)輻射”)和散射光(“天空輻射”)兩部分組成。光散射能力與波長(zhǎng)的四次方成反比(瑞利定律)，這意味著在陰天，即使太陽(yáng)的直射光被云層吸收而減弱，但由于短波的散射光更容易達(dá)到地面，因此地表的紫外光反而會(huì)增強(qiáng)。總輻射之強(qiáng)度和頻譜分布，大體上是太陽(yáng)與地球之間隨晝夜和季節(jié)而變化的相對(duì)位置的函數(shù)。通過(guò)其位置，即可確定光線穿過(guò)大氣層的厚度以及被吸收的情況。