生命体及高分子材料的老化.ppt

一 光合作用和氧,绿色植物吸收阳光，将二氧化碳和水转变为氧和葡萄糖的过程就是光合作用。,二 氧自由基,氧分子参与参与糖、脂肪、蛋白质等的代谢，释放的能量通过ATP（三磷酸腺苷）把能量转移到需要的地方。根据分子轨道理论，氧分子带有两个未成对的电子，化学性质活泼。,氧分子接受一个电子转变为超氧阴离子自由基。,氧分子形成一个共价键，转变为超氧酸。,氧分子的分子轨道为：,形成两个共价键，再转变为过氧化氢。过氧化氢离解，就成为羟基自由基。,生物体内的活性氧和自由基不断产生，又不断消除，正常情况下保持平衡。,超氧阴离子自由基、超氧酸、过氧化氢、羟自由基都直接或间接由氧分子转化而来，较氧分子更活泼，统称为活性氧，或氧自由基,体内过多的超氧阴离子自由基加剧生化反应，使能量过剩，加速老化，产生炎症，甚至癌变。超氧阴离子自由基可以靠SOD（超氧化物歧化酶）来消除。,过氧化氢由体内的过氧化氢酶来消除。,三 高分子材料的老化,高分子材料在使用过程中，发生化学及物理变化，失去使用价值的现象，称为高分子材料的老化。高聚物降解是造成高分子材料老化的主要原因。,高分子主链在不改变其化学组成的条件下，发生断裂，使其分子量降低，称为高聚物降解。紫外线的波长为200400nm，能量约为250580KJ/mol。聚合物键的离解能在167586KJ/mol间。,紫外线对聚合物的危害严重。聚合物受太阳光中的紫外线（波长小于290nm）照射，形成过氧化物和酮基团而降解。聚合物吸收紫外线后处于高能量的激发态，发生化学键断裂，产生自由基。,高温加速这种光氧化反应。防止光氧化老化，就要避免阳光照射，注意温度等影响因素。首先介绍耐光的高分子材料，再介绍光稳定助剂（书上244页）。耐光的高分子材料,丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯的聚合物光吸收主峰在太阳光谱之外，聚合物具有优良的耐光性。,聚甲基硅氧烷树脂和氟树脂具有极好的光稳定性。,氯化聚合物发生热和光化学降解：自动催化链反应脱氯化氢，可加稳定剂：如二月桂酸二丁基锡等。,含氯量越高，防延燃性越好。因为燃烧生成的卤化氢（HX）与燃烧生成的高能量自由基（OH）反应，生成低能量的X。,光稳定剂紫外线吸收剂在聚合物吸收的波长范围内，有强烈的吸收作用。常用的有取代的2-羟基二苯甲酮、苯并三唑类等，能将紫外线的能量转换成热能。,自由基捕获剂HALS（位阻胺光稳定剂）大多数是2，2，6，6-四甲基哌啶的衍生物。四个甲基基团能防止附着在氮原子上环碳结构的氧化。,硝酰基羟胺或醚过氧基反应重新生成硝酰基,紫外线吸收剂和位阻胺光稳定剂能够一起产生协同效应。紫外线吸收剂可以减慢自由基的生成速度。位阻胺有效清除形成的自由基，减慢氧化降解的速度。,光屏蔽剂炭黑既能强烈吸收紫外线，又是抗氧化剂，能捕获自由基。加入炭黑的高分子材料耐候性优异。,3 水解降解聚酯（如涤纶）、聚酰胺（尼龙）等接触酸、碱溶液，都可以降解。,高分子材料的特征,与金属材料、陶瓷材料相比，高分子材料的熔点低、硬度小、密度也小，作航空航天飞行器的结构材料。高分子材料一般不导电，作电绝缘材料，易加工，常作绝缘器件。,高分子材料容易老化，主要是光老化和水解。多由C和H等元素组成，易燃，可加无机材料和阻燃剂。易溶于有机溶剂，可以以溶液的形式使用。,高分子溶液便于传送、加工和使用，高分子溶液的形式出现得很多，如化纤厂的纺丝液、塑料制品的增塑，而涂料、黏合剂等产品就直接是溶液。以聚合物溶液的形式进行应用的还有油墨、纸张和织物生产上应用的聚合物，层压制品等。,