降解是聚合物加工過程中經常會出現的缺陷，本文結合聚合物降解發生的原因分析，介紹聚合物加工過程中降解發生的可能性及其預防。

聚合反應是由單體合成聚合物的反應過程。有聚合能力的低分子原料稱單體。一種單體的聚合稱均聚合反應，產物稱均聚物。兩種或兩種以上單體參加的聚合，則稱共聚合反應，產物稱為共聚物(共聚物又分為無規共聚物、接枝共聚物和嵌段共聚物)。

實際上聚合物在熱加工過程中，如果單體增多，預示聚合物已經出現嚴重降解，表明聚合物本身的不穩定性或其它因素(如：氧、水和雜質等)導致，應該加以限制。

尤其對醫用塑料制品而言，更應嚴格控制聚合物原料質量和加工工藝條件，避免醫療制品(如制備輸液器用管路及其相關配件等)過度降解或產生單體或其它小分子而影響產品使用性能或產品本身的安全性。

以下就聚合物的聚合機理、降解等進行闡述。

什么是聚合物

聚合物是指由具有一種原子或原子團，經多次相互重復連接為特征的分子所構成的物質。若其一系列單體在聚合到一定分子量(十幾萬或幾十萬甚或更大)時的物理性質不再隨原子或原子團重復次數的增加或減少而變化時則稱聚合物。

單體聚合機理簡述

通常聚合物均是由帶有雙鍵的單體(如：氯乙烯、乙烯、丙烯和丁二烯等)，在一定條件下(如加熱和引發劑的存在下)，單體雙鍵打開，單體與單體之間形成化學鍵，并開始聚合反應，當單體數量達到一定聚合度(即單體的鏈節數)后，原屬氣體或液體或雖為固體但性能遠無法達到使用要求的單體聚合成為固體并顯現出一定的物理力學性能。當分子量繼續增加時即成為聚合物。也就是說聚合度達到一定的程度后，高聚物在相應的熱加工條件下能夠成型或擠出，生產出所需要的塑料制品。

加工過程中聚合物的降解

由于單體聚合成高聚物的過程是在一定溫度下完成，單體之間形成的化學鍵力非常大，在熱加工過程中化學鍵不容易被破壞而形成單體。當然，熱加工條件可使高聚物材料結構發生某些變化(如產生接枝即由直鏈形成支鏈或晶型轉化等)，如果要破壞聚合物的化學鍵須提高加工溫度。但是，過高的加工溫度會超出聚合物的承受能力，使聚合物吸收大量的熱能，從而超出分子間的鍵所能承受的能量，最終導致聚合物碳化。

聚合物加工常常是在高溫和應力作用下進行的。因此，聚合物大分子可能由于受到熱和應力的作用或由于高溫下聚合物中微量水分、酸、堿等雜質及空氣中氧的作用而導致分子量降低，大分子結構改變等化學變化。通常稱分子量降低作用為降解。加工過程中聚合物降解一般難以完全避免，只要不影響使用性能，降解是可以接受的。

除了少數有意進行的降解以外，加工過程的降解大多是有害的。輕度降解會使聚合物帶色(即形成共軛雙鍵，發生共軛效應即離域現象，使吸收光波波長向紅光靠近，形成紅移現象，導致聚合物帶色，如聚氯乙烯)進一步降解會使聚合物分解出低分子物質、分子量(或粘度)降低，制品出現氣泡和流紋等弊病，并因此消弱制品的各項物理機械性能。一般情況下，輕度降解并不形成新的物質，而是形成一些比原始聚合物分子量低但聚合度不同的同類大分子，不會影響制品的物理機械性能。嚴重降解時，分子間鍵鏈斷裂使聚合物破壞而得到單體或其它低分子物質，甚者還會使聚合物焦化變黑(即碳化)，產生大量的分解物質，影響加工。

加工過程中各種因素對降解的影響

聚合物結構的影響

大多數聚合物都是以共價鍵結合，共價鍵斷裂過程是吸收能量的過程，如果加工時提供的能量等于或大于鍵能時則容易發生降解。但鍵能的大小還與聚合物結構有關。主鏈中有芳環、飽和雜環的聚合物以及具有等規立構和結晶結構的聚合物穩定性較好，降解傾向小。

聚合物的降解速度還與材料中雜質的存在有關。材料在聚合物過程中加入的某些物質(如引發劑、催化劑、酸、堿等)在后處理過程中去除不干凈，或材料在運輸貯存中吸收水分子、混入各種化學或機械雜質都會降低聚合物的穩定性。

溫度的影響

在加工溫度下，聚合物中一些具有較不穩定結構的分子最早分解。只有過高的加工溫度和過長的加熱時間才引起其它分子的降解。如果沒有別的因素起作用，僅僅由于過熱而引起的降解稱為熱降解。熱降解為游離基連鎖過程。所以，加工過程中不適當地升高溫度發生嚴重降解的可能性增大。

氧的影響

加工過程往往有空氣存在，空氣中的氧在高溫下能使聚合物生成鍵能較弱、極不穩定的過氧化結構。過氧化結構容易形成游離基，使降解反應大大加速(降解反應速率常數隨減小而增大)。聚合物結構不同，氧化降解速率和降解產物也不一樣。飽和聚合物氧化很慢，且不易形成過氧化物。但主鏈中存在薄弱點時也能形成過氧化結構。不飽和碳鏈聚合物則相反，由于雙鍵較活躍，容易氧化而形成過氧化游離基，故比飽和碳鏈聚合物容易產生熱降解。

聚合物的熱氧降解與氧含量、溫度和受熱時間有關。氧含量增加、溫度高、受熱時間長，則聚合物降解嚴重。

應力影響

聚合物加工成型要通過加工設備來進行，因而大分子要反復受到剪應力的作用。例如聚合物在混煉、擠壓和注射等過程以及在粉碎、研磨和攪拌與混合過程都要受到剪應力的作用。在剪切作用下，聚合物大分子鍵角和鍵長改變并被迫產生拉伸變形。當剪應力的能量超過大分子鍵能時，會引起大分子斷裂降解，降解的同時聚合物結構和性能發生相應的變化。單純的力降解(或機械降解)是一個力化學過程。但加工過程很少有單純的力降解，很多情況下是應力和熱、氧等幾種因素共同作用加速了整個降解過程。

加工過程避免聚合物降解的措施

1、嚴格控制原料質量，使用符合質量要求的原料。聚合物的質量在很大程度受合成過程的影響，例如大分子結構中含有雙建或支鏈，分子量分散性大，原料不純或因后期凈化不良而混有引發劑、催化劑、酸、堿或金屬粉末等多種化學或機械雜質時，影響聚合物的穩定性和加工性。雜質中的一些物質可起降解作用。

2、使用前對聚合物進行充分有效干燥，應使水分含量降低到0.01~0.05%以下。

3、確定合理的加工工藝及其條件，使聚合物能在不易產生降解的條件下加工成型，這對于熱穩定性較差，加工溫度和分解溫度非常接近的聚合物尤為重要。

4、加工設備和模具應有良好的結構。主要應消除設備中與聚合物接觸部分可能存在的死角或縫隙或異物(如碳化物等)，減少過長的流道(如對擠出設備，要選擇合理的長徑比)、改善加熱裝置、提高溫度顯示裝置的靈敏度和冷卻系統的效率。

5、根據聚合物特性，特別是加工溫度較高的情況，在配方中考慮使用相應的穩定劑(如：抗氧劑、增塑劑和潤滑劑等添加劑)以加強聚合物對降解的抵抗能力。穩定劑具有與游離基等作用而終止或改變連鎖降解反應的作用，它實際上是游離基的受體，能捕捉游離基而消除引起降解的因素。

結語

加工過程聚合物能否發生降解和降解的程度與加工條件、聚合物本身的性質、聚合物的質量等因素有關。聚合物在加工過程中出現降解后，影響制品外觀，內在質量降低，使用壽命縮短。因此加工過程大多數情況下都應設法盡量減少或避免聚合物降解，這對于醫療目的的塑料制品的安全性將有所保證。

如何在熱加工過程使聚合物降解的可能性為最低，以免影響塑料制品的使用性能，這就要求在對聚合物成型和擠出加工過程中的原料和工藝條件嚴加控制。

另外，還可通過塑料制品的表觀現象如：氣泡、異物、黑點、顏色、流汶、透明度和相應的力學性能等判斷聚合物原料和加工工藝條件的大體情況，對聚合物原料投入生產前的控制和加工工藝條件的選擇、保證塑料制品質量和使用性能是有助益的。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的单体预聚合的目的是什么_聚合物在加工过程中降解可能性分析与预防的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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