Los materiales poliméricos incluyen plásticos, caucho, fibras, películas, adhesivos y recubrimientos. Debido a que tienen muchas propiedades potenciales superiores a las de los materiales estructurales tradicionales, se utilizan cada vez más en el campo de los productos militares y civiles.
Sin embargo, en el proceso, almacenamiento y uso, debido a la luz, el calor, el oxígeno, el agua, la radiación de alta energía, la erosión química y biológica y otros factores internos y externos, la composición química y la estructura de los materiales poliméricos sufrirán una serie de cambios en las propiedades físicas que se modificarán en consecuencia, como dureza, viscosidad, fragilidad, decoloración, pérdida de resistencia, etc. Este fenómeno es el envejecimiento de los materiales poliméricos.
La naturaleza del envejecimiento de los materiales poliméricos son los cambios en la estructura física o química, que se manifiestan como una disminución gradual en el rendimiento del material y la pérdida de su valor de uso debido. El fallo por envejecimiento de los materiales poliméricos se ha convertido en uno de los problemas clave que limitan el desarrollo y la aplicación de los materiales poliméricos.

Fenómeno de envejecimiento
Debido a las diferentes variedades de materiales poliméricos, el uso de diferentes condiciones, por lo que hay diferentes fenómenos y características de envejecimiento. Por ejemplo, la película plástica agrícola después del sol y la lluvia después de la aparición de decoloración, quebradiza, disminución de la transparencia; el plexiglás de aviación con mucho tiempo después de la aparición de grano plateado, disminución de la transparencia; los productos de caucho después de mucho tiempo después de la disminución de la elasticidad, endurecimiento, agrietamiento o blandos, pegajosos; la pintura después de un largo período de tiempo después de la aparición de pérdida de luz, caleo, burbujas, descamación, etc.
El fenómeno de envejecimiento se resume en los siguientes cuatro cambios:
1. Cambios de apariencia
Aparición de manchas, puntos, plateado, grietas, escarcha, tiza, pegajosidad, deformación, ojo de pez, arrugas, encogimiento, quemaduras, aberraciones ópticas y cambios ópticos de color.
2. Cambios en las propiedades físicas
Incluyendo solubilidad, hinchazón, propiedades reológicas, así como cambios en el rendimiento al frío, al calor, a la permeabilidad al agua, a la permeabilidad al aire y otros.
3. Cambios en las propiedades mecánicas
Resistencia a la tracción, resistencia a la flexión, resistencia al cizallamiento, resistencia al impacto, alargamiento relativo, relajación de la tensión y otros cambios de rendimiento.
4. Cambios en las propiedades eléctricas
Como la resistencia superficial, la resistencia volumétrica, la constante dieléctrica, la resistencia a la ruptura eléctrica y otros cambios.

Factores de envejecimiento
Las propiedades físicas de los materiales poliméricos tienen una estrecha relación con su estructura química y su estructura de estado de agregación.
La estructura química es la estructura de cadena larga de macromoléculas conectadas por enlaces covalentes, y la estructura agregada es la estructura espacial de muchas macromoléculas dispuestas y apiladas por fuerzas intermoleculares, como el estado cristalino, amorfo, cristalino-amorfo. Las fuerzas intermoleculares que mantienen la estructura agregada incluyen enlaces iónicos, enlaces metálicos, enlaces covalentes y fuerzas de van der Waals.
Los factores ambientales pueden provocar cambios en las fuerzas intermoleculares, o incluso la rotura de la cadena o la eliminación de ciertos grupos, lo que en última instancia destruirá la estructura del estado de agregación del material y cambiará sus propiedades físicas. Por lo general, hay dos tipos de factores que afectan al envejecimiento de los materiales poliméricos: factores intrínsecos y factores extrínsecos.

Factores intrínsecos
1, la estructura química del polímero
El envejecimiento del polímero y su propia estructura química están estrechamente relacionados con el enlace débil de la estructura química del sitio es susceptible a la influencia de factores externos para romperse en radicales libres. Este radical libre es el punto de partida de la reacción de los radicales libres.
2、Forma física
Algunos de los enlaces moleculares de los polímeros están ordenados y otros desordenados. La disposición ordenada de los enlaces moleculares puede formar un área cristalina, la disposición desordenada de los enlaces moleculares para el área amorfa, muchos polímeros no son uniformes, sino que se encuentran en un estado semicristalino, con áreas cristalinas y amorfas, la reacción de envejecimiento comienza en el área amorfa.
3. Normalización tridimensional
La integración tridimensional de los polímeros y su grado de cristalinidad están estrechamente relacionados. En términos generales, los polímeros regulares tienen mejor resistencia al envejecimiento que los polímeros aleatorios.
4. Peso molecular y su distribución
En términos generales, el peso molecular del polímero tiene poca relación con el envejecimiento, pero la distribución del peso molecular tiene una gran influencia en el rendimiento de envejecimiento del polímero, cuanto más amplia es la distribución, más fácil es el envejecimiento, porque cuanto más amplia es la distribución, más grupos finales hay, más fácil es provocar una reacción de envejecimiento.
5. Trazas de impurezas metálicas y otras impurezas
El polímero en el procesamiento y el contacto con el metal pueden mezclarse con trazas de metales, o en la polimerización, catalizadores metálicos residuales, que afectarán a la oxidación automática (es decir, al envejecimiento) del papel iniciador.

Factores externos
1. El efecto de la temperatura
A medida que aumenta la temperatura, el movimiento de la cadena polimérica se intensifica, una vez que supera la energía de disociación del enlace químico, provocará la degradación térmica de la cadena polimérica o la descomposición del grupo, la degradación térmica de los materiales poliméricos tiene un gran número de informes en la literatura; la reducción de la temperatura, a menudo afecta a las propiedades mecánicas del material. Estrechamente relacionado con las propiedades mecánicas del punto de temperatura crítica, incluida la temperatura de transición vítrea, la temperatura de flujo viscoso y el punto de fusión, el estado físico del material puede dividirse en vidrio, estado de alta elasticidad y estado de flujo viscoso.

2, el efecto de la humedad
El efecto de la humedad en los materiales poliméricos puede atribuirse a la hinchazón y disolución del agua en el material, de modo que se mantiene la estructura del material polimérico, el estado de agregación de las fuerzas intermoleculares cambia, destruyendo así el estado de agregación del material, especialmente para los polímeros amorfos no reticulados, el efecto de la humedad es extremadamente obvio, hará que el material polimérico se hinche e incluso que el estado de agregación se desintegre, de modo que el rendimiento del material se vea dañado; Para la cristalización de plásticos o fibras, debido a la existencia de limitaciones de infiltración de humedad, el efecto de la humedad no es obvio. Para la forma cristalina de plásticos o fibras, debido a la existencia de restricciones de penetración de agua, el efecto de la humedad no es muy obvio.
3, la influencia del oxígeno
El oxígeno es la principal causa del envejecimiento de los materiales poliméricos, debido a la permeabilidad del oxígeno, los polímeros cristalinos son polímeros más amorfos resistentes a la oxidación. El oxígeno ataca primero los eslabones débiles de la cadena principal del polímero, como los dobles enlaces, el hidroxilo, los átomos de carbono terciarios en el hidrógeno y otros grupos o átomos, la formación de radicales peroxilo de polímero o peróxidos, y luego en esta parte de la cadena principal causada por la fractura de la gravedad del peso molecular del polímero cae significativamente, la temperatura de transición vítrea se reduce, de modo que el polímero se vuelve viscoso, en presencia de algunos elementos metálicos de transición o iniciadores fáciles de descomponer en radicales libres, existe una tendencia a agravar la reacción de oxidación. Tendencia de la reacción de oxidación.
4. Envejecimiento por luz
El polímero irradiado por luz, ya sea que cause o no la fractura de la cadena molecular, depende del tamaño relativo de la energía luminosa y la energía de disociación, así como de la sensibilidad de la estructura química del polímero a las ondas de luz. Debido a la presencia de la capa de ozono en la superficie de la tierra y la atmósfera, que puede alcanzar el suelo del rango de longitud de onda de la luz solar de 290 ~ 4300 nm, la energía de la onda de luz es mayor que la energía de disociación del enlace químico, solo la región ultravioleta de la onda de luz causará la ruptura del enlace químico del polímero.
Por ejemplo, la longitud de onda ultravioleta de 300 ~ 400 nm, puede ser absorbida por polímeros que contienen carbonilo y doble enlace, y hacer que la cadena macromolecular se fracture, cambie la estructura química y deteriore el rendimiento del material; el tereftalato de polietileno de 280 nm de luz ultravioleta tiene una fuerte absorción, el producto de degradación es principalmente CO, H, CH; solo contiene poliolefina de enlace C-C en la absorción de luz ultravioleta, pero en presencia de una pequeña cantidad de impurezas, como carbonilo, insaturado, y el producto de degradación, las poliolefinas no se absorben, pero en presencia de una pequeña cantidad de impurezas. Sin embargo, en presencia de un pequeño número de impurezas, como carbonilo, enlaces insaturados, grupos hidroperóxido, residuos de catalizadores, hidrocarburos aromáticos y elementos de metales de transición, pueden promover la reacción de fotooxidación de las poliolefinas.
5, la influencia del medio químico
Los agentes químicos solo penetran en el interior de los materiales poliméricos para desempeñar un papel, estos papeles incluyen el papel de los enlaces covalentes y el papel de los enlaces subvalentes de dos categorías. El papel de los enlaces covalentes se manifiesta como rotura de la cadena polimérica, reticulación, adición o una combinación de estos papeles, que es un proceso químico irreversible; los medios químicos en la destrucción de la valencia secundaria del enlace, aunque no causa un cambio en la estructura química, pero la agregación de la estructura del material se cambiará, de modo que las propiedades físicas de los cambios correspondientes.
Los cambios físicos como el agrietamiento por tensión ambiental, el agrietamiento por solvatación, la plastificación, etc., son manifestaciones típicas del envejecimiento químico de los materiales poliméricos.
El método para eliminar el agrietamiento por solvatación consiste en eliminar la tensión interna del material, y el recocido tras el proceso de moldeado del material favorece la eliminación de la tensión interna del material. La plastificación se encuentra en el medio líquido y los materiales poliméricos en contacto continuo con la ocasión, las interacciones entre el polímero y las moléculas pequeñas entre el medio reemplazan parcialmente la interacción entre el polímero, de modo que los segmentos de la cadena polimérica son más fáciles de mover, lo que se manifiesta como una reducción en la temperatura de transición vítrea, la resistencia, dureza y módulo elástico del material disminuyen, el alargamiento a la rotura aumenta, etc.
6. Envejecimiento biológico
Como los productos plásticos en proceso de elaboración utilizan casi todos una variedad de aditivos, a menudo se convierten en una fuente de nutrientes para el moho. El crecimiento del moho absorbe nutrientes en la superficie y en el interior del plástico y se convierte en micelio, el micelio es un conductor, lo que hace que el aislamiento del plástico disminuya, cambie de peso y se produzca un desprendimiento grave. Los metabolitos del crecimiento de moho contienen ácidos orgánicos y toxinas, que harán que la superficie del plástico parezca pegajosa, se decolore, se vuelva quebradiza, pierda brillo y otros fenómenos, y también harán que las personas infectadas con la enfermedad entren en contacto con el plástico mohoso a largo plazo.
Las macromoléculas naturales de polisacáridos y sus compuestos modificados pueden procesarse en películas, láminas, recipientes, productos espumados desechables biodegradables, etc., mediante la mezcla y modificación con plásticos de uso general, y sus residuos pueden hidrolizarse en compuestos de moléculas pequeñas paso a paso mediante la intervención de enzimas de descomposición de macromoléculas naturales de polisacáridos como la amilasa, que se encuentran ampliamente en el medio natural, y finalmente descomponerse en dióxido de carbono y agua no contaminantes, que pueden devolverse a la biosfera. Basándose en estas ventajas, los compuestos poliméricos naturales de polisacáridos representados por el almidón siguen siendo una parte importante de los plásticos degradables