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高分子材料包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等。由于其具有優于傳統結構材料的許多潛在性能，使得它們在軍民品領域的用途越來越廣。

但是在加工、貯存和使用過程中， 由于受到光、熱、氧、水、高能輻射、化學以及生物侵蝕等內外因素的綜合作用，高分子材料的化學組成和結構會發生一系列變化，物理性能也會相應改變，如發硬、發粘、變脆、變色、失去強度等，這種現象就是高分子材料的老化 。

高分子材料老化的本質是指物理結構或化學結構發生改變，表現為材料的性能逐漸下降，并失去其應有的使用價值。高分子材料的老化失效問題已成為限制高分子材料進一步發展和應用的關鍵問題之一。

老化現象

由于高分子材料品種不同，使用條件各異， 因而有不同的老化現象和特征。例如農用塑料薄膜 經過日曬雨淋后發生變色、變脆、透明度下降；航空有機玻璃用久后出現銀紋、透明度下降；橡膠制品長久使用后彈性下降、變硬、開裂或者變軟、發粘；涂料長久使用后發生失光、粉化、氣泡、剝落等。

老化現象歸納起來有下列四種變化：

1、外觀變化
出現污漬、斑點、銀紋 、裂縫、噴霜、粉化、發粘、翹曲 、魚眼、起皺、收縮、焦燒 、光學畸變以及光學顏色的變化。

2、物理性能變化
包括溶解性、溶脹性 、流變性能以及耐寒、耐熱、透水、透氣等性能的變化。

3、力學性能變化
拉伸強度、彎曲強度 、剪切強度、沖擊強度、相對伸長率、應力松馳 等性能的變化。

4、電性能變化
如表面電阻 、體積電阻、介電常數、電擊穿強度 等的變化。

老化因素

高分子材料表現出來的物理性能與其化學結構、聚集態結構 有密切關系。

化學結構是高分子借助共價鍵連接起來的長鏈結構 ，聚集態結構是許多大分子借助分子間作用力排列、堆砌起來的空間結構，如結晶態、非晶態、結晶-非晶態。維持聚集態結構的分子間作用力包括離子鍵力、金屬鍵力、共價鍵力以及范德華力 。

環境因素會導致分子間作用力的改變、甚至是鏈的斷裂或某些基團的脫落，最終會破壞材料的聚集態結構，使材料的物理性能發生改變。影響高分子材料發生老化的因素通常有兩種：內在因素與外在因素。

內在因素

1、聚合物的化學結構

聚合物發生老化與本身的化學結構有密切關系，化學結構的弱鍵部位容易受到外界因素的影響發生斷裂成為自由基。這種自由基是引發自由基反應的起始點。

2、物理形態

聚合物的分子鍵有些是有序排列的，有些是無序的。有序排列的分子鍵可形成結晶區，無序排列的分子鍵為非晶區，很多聚合物的形態并不是均勻的，而是半結晶狀態， 既有晶區也有非晶區，老化反應首先從非晶區開始。

3、立體歸整性

聚合物的立體歸整性與它的結晶度有密切關系。一般來說，規整的聚合物比無規聚合物耐老化性能好。

4、分子量及其分布

一般情況聚合物的分子量與老化關系不大，而分子量的分布對聚合物的老化性能影響很大， 分布越寬越容易老化， 因為分布越寬端基越多，越容易引起老化反應。

5、微量金屬雜質和其他雜質

高分子在加工時， 要和金屬接觸，有可能混入微量金屬，或在聚合時，殘留一些金屬催化劑，這都會影響自動氧化 (即老化)的引發作用。

外在因素

1、溫度的影響

溫度升高，高分子鏈的運動加劇，一旦超過化學鍵的離解能 ，就會引起高分子鏈的熱降解或基團脫落，目前高分子材料的熱降解有大量文獻報道；溫度降低，往往會影響材料的力學性能。與力學性能密切相關的臨界溫度點包括玻璃化轉變溫度 、粘流溫度和熔點， 材料的物理狀態可劃分為玻璃態、高彈態 、粘流態。

2、濕度的影響

濕度對高分子材料的影響可歸結于水分對材料的溶脹及溶解作用，使維持高分子材料聚集態結構的分子間作用力 改變，從而破壞材料的聚集狀態，尤其對于非交聯的非晶聚合物 ，濕度的影響極其明顯，會使高分子材料發生溶脹甚至聚集態解體，從而使材料的性能受到損壞；對于結晶形態的塑料或纖維， 由于存在水分滲透限制，濕度的影響不是很明顯。

3、氧氣的影響

氧是引起高分子材料老化的主要原因，由于氧的滲透性，結晶型聚合物較無定型聚合物耐氧化。氧首先進攻高分子主鏈 上的薄弱環節， 如雙鍵、羥基、叔碳原子 上的氫等基團或原子，形成高分子過氧自由基 或過氧化物， 然后在此部位引起主鏈的斷裂，嚴重時，聚合物分子量顯著下降，玻璃化轉變溫度降低，而使聚合物變粘，在某些易分解為自由基的引發劑或過渡金屬元素存在下，有加劇氧化反應的趨勢。

4、光老化

聚合物受光的照射，是否引起分子鏈的斷裂取決于光能與離解能的相對大小及高分子化學結構 對光波的敏感性。由于地球表面存在臭氧層及大氣層，能夠到達地面的太陽光線波長范圍為290～4300nm，光波能量大于化學鍵離解能的只有紫外區域的光波，會引起高分子化學鍵 的斷裂。

例如， 紫外波長 300 ～400nm，能被含有羰基 及雙鍵的聚合物吸收，而使大分子鏈斷裂，化學結構改變，而使材料性能變差；聚對苯二甲酸乙二酯對280nm 的紫外線具有強烈吸收，降解產物主要是CO、H、CH；只含有C-C鍵的聚烯烴 對紫外線無吸收，但在存在少量雜質的情況下，如羰基、不飽和鍵、氫過氧化基團 、催化劑殘基、芳烴和過渡金屬元素，可以促進聚烯烴的光氧化反應 。

5、化學介質的影響

化學介質只有滲透到高分子材料的內部，才能發揮作用，這些作用包括對共價鍵的作用與次價鍵 的作用兩類。共價鍵的作用表現為高分子鏈的斷鏈、交聯、加成或這些作用的綜合， 這是一個不可逆的化學過程；化學介質對次價鍵的破壞雖然沒有引起化學結構的改變，但材料的聚集態結構會改變，使其物理性能發生相應改變。環境應力開裂 、溶裂、增塑等物理變化，是高分子材料的化學介質老化的典型表現。消除溶裂的方法是消除材料的內應力，在材料的成型加工后退火，有利于消除材料的內應力。增塑是在液體介質與高分子材料持續接觸的場合，高分子與小分子介質間的相互作用部分代替了高分子之間的相互作用，使高分子鏈段較易運動，表現為玻璃化轉變溫度降低，材料的強度、硬度與彈性模量下降，斷裂伸長率增加等。

6、生物老化
由于塑料制品在加工過程中幾乎都使用了各種各樣的添加劑，因而常常成為霉菌的營養源。霉菌生長時吸收了塑料表面和內部的營養物質并成為菌絲體，菌絲體又是導體， 因而使塑料的絕緣性下降，重量變化，嚴重時會出現剝落。霉菌生長時的代謝物中含有有機酸和毒素，會使塑料的表面出現發粘、變色，變脆、光潔度降低等現象，還會使長期接觸這種霉腐塑料的人染上疾病。

多糖類天然高分子及其改性化合物通過與通用塑料 的共混改性等手段可以加工成可降解的一次性薄膜、片材、容器、發泡制品等，其廢棄物可以通過自然環境中廣泛存在的淀粉酶等多糖類天然高分子分解酶的介入，逐步水解成小分子化合物，并且最終分解成無污染的二氧化碳和水， 回歸生物圈。基于這些優點， 以淀粉為代表的多糖類天然高分子化合物至今仍為可降解塑料 的一個重要組成部分。

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