关于塑料聚合物在加工过程中的降解，有哪些知识？
2020-04-10 来源:工程塑料应用
塑料聚合物在加工过程中，要受到高温、强剪切力等的作用，在这些强的作用下，高分子链要产生断链，因而分子量下降，这就是降解。
降解的分类
1.自由基连锁降解反应
由热、应力等物理因素引起的降解。在热或剪切力的影响下，聚合物的降解通常是无规则选择进行的。这是因为聚合物中所有化学键的能量都十分接近的关系。
在这些物理因素作用下，降解机理也极其相似，通常是通过形成自由基的中间步骤按连锁反应机理进行，包括活性中心的产生、链转移和链断裂、链终止几个阶段。
2.逐步降解
这种降解主要是在加工的高温下，聚合物含有微量水分、酸或碱等杂质进行有选择的降解，降解一般发生在碳－杂链（如C—N，C—O，C—S，C—Si等）处，这是因为碳-杂链键能较小、稳定性较差的缘故。
降解具有逐步反应的特征，每一步具有独立性，中间产物稳定，断链的机会随分子量的增大而增大，所以随着降解反应的进行，聚合物分子量逐渐减小的同时，其分子量分散性也逐步减小。含有酰胺、酯、缩醛的聚合物容易在高温下发生水解、酯解、酸解、胺解等降解反应。
降解的影响因素
1.水分与降解
加工过程中某些塑料的水解作用是经常发生的，水解作用是由于在聚合物中存在有可以水解的化学基团，如酰胺基、酯基、腈等基，或在氧化作用下形成可被水解的基团。如果这些基团在分子的主链上，水解作用会使主链断链而降解。由于某些聚合物有水解作用，因此对这些塑料的吸湿性应加以注意。
有的塑料具有吸湿或凝集水分倾向，因为它们含有极性亲水基团，如ABS，PMMA，PA，PC，PPO等，在加工中都需要干燥处理，防止水解。
2.温度与降解
温度越高，降解越快；在高温下停留时间越长，降解越厉害。不同的聚合物在反复加工后热降解和融熔指数有着较大的差异。在正常温度下PS，PC，PP，经数次加工后融熔指数有升高的倾向；而PE，HIPS等有下降的现象。
3.剪切与降解
加工过程中，聚合物要反复受到应力的作用（以剪切应力为主），当剪切应力的能量超过键能时，就引起化学键的断裂，产生降解。剪切作用和热的作用一起，对聚合物的降解起强烈的降解促进作用。
实验证明，剪切应力越大，剪切速率越高，分子链降解速度越快，断裂的链越短。
解决措施
聚合物在加工过程中出现降解后，制品外观变差，内在质量降低，使用寿命缩短。因此加工过程大多数情况下都应设法尽量减少和避免聚合物降解。因此通常可采用以下措施：
☆严格控制原材料技术指标，尽量去除聚合物中的催化剂残留等杂质。
☆使用前对聚合物进行严格干燥，特别是聚酯、聚醚、聚酰胺等聚合物存放过程容易从空气中吸附水分，用前通常应使水分含量降低到0.01％～0.05%或以下。
☆确定合理的加工工艺和加工条件，使聚合物能在不易产生降解的条件下加工成型。
☆加工设备和模具应有良好的结构。主要应消除设备中与聚合物接触的部分可能存在的死角或缝隙，减少过长的流道、改善加热装置、提高温度显示装置的灵敏度和冷却系统的冷却效率。
☆在配方中考虑使用抗氧剂、稳定剂等以加强聚合物对降解的抵抗能力。
有些情况下，可以利用聚合物在加工过程中的降解效应，如橡胶的开炼（塑炼），降低分子量，提高加工性；聚合物共混物，利用剪切效应产生的自由基，可使两种或多种聚合物产生接枝、共聚等反应，从而提高共混物的性能。
