聚酰胺的热老化原因
聚酰胺在剪切和热的作用下降解产生自由基，这种自由基可在氧的作用下，进一步变成含氧自由基。如果这些自由基不进行猝灭，它就会进一步进攻聚合物，产生新的自由基和过氧化物，从而使聚合物不断被破坏。
热老化机理1
聚酰胺分子链上最薄弱的地方是与氨基相邻的碳氢键，它最容易在外界氧的攻击下形成过氧化自由基。过氧自由基又能进一步在光热的作用下进攻分子链，最终生产氨基和醛基末端。
热老化机理2
聚酰胺的光老化原因
光线中波长越短，能量越大，对塑料的破坏能力越强。相比于可见光，紫外线具有更强的破坏力。
通常紫外线可以分为UVA、UVB、UVC等。主机厂通常采用的是315-380nm的UVA光线作为评价材料耐候的手段，但是也有采用UVB（290-315）的更为苛刻的评价手段。波长在290nm以下的光线基本上已经被臭氧层剥离，难以到达地表。
塑料光老化后材料不仅会呈现颜色的变化，还会呈现出结构的破坏。
聚酰胺的老化，用什么方法测试？
测试聚酰胺的热老化
因为聚酰胺在剪切和热的作用下降解产生自由基，在含氧状态下由自由基变成的过氧自由基在光热的作用下，进一步进攻分子链产生氨基和醛基末端。
因此，要想测试聚酰胺的热老化程度，学术界往往通过测聚酰胺的氨基含量来推断或衡量PA的降解程度，即聚酰胺的老化程度。
测试聚酰胺的光老化
光老化后材料通常会表现出颜色变化和结构破坏两种形式，一般材料的光老化程度主要是通过颜色变化这种形式来进行评价。而评价聚酰胺光老化的手段一般有天然暴晒、人工加速老化两种方式。
01-天然暴晒
天然暴晒主要是在自然光照射下，对材料进行光老化测试，观察材料的老化程度，从而评价材料的耐老化性能。
但是天然暴晒实验有两个缺点：
第一个缺点是具有地域局限，这是因为全球太阳的辐射分布不均匀。对于聚酰胺的光老化户外实验来说，要将太阳光辐射强度最高的北非、澳大利亚和辐射强度第二高的中东美洲南部、南美。中国的天然暴晒场主要在云贵高原、新疆和海南等地方。
第二个缺点是时间成本高，风险大。一些车企会选择天然的暴晒场做材料的户外试验，但是一般需要进行1-2年的暴晒实验，而且不一定能得出结果，失败风险较大。
02-人工加速老化
为了减少时间和金钱的成本，评价材料的光老化性能一般会选择人工加速老化的方式。比如像氙灯、紫外灯等手段。
氙灯与太阳光的光谱比较吻合，而紫外灯和太阳光光谱只在一定波段内重合。吻合程度为：氙灯>UVA340>UVB313。其中UVA340缺少可见光部分，UVB313的能量最高，时间最短。
在常见的老化标准SAE J2527中，PA的老化以氙灯为主，在汽车外饰材料测试老化性能时，常用到氙灯加速老化试验。
光知道用什么方法能测试聚酰胺的老化当然还不够，怎么解决聚酰胺的老化才是我们作为“塑料”改性攻城狮的关注点。
这是因为聚酰胺是工程塑料中最大最重要的品种，广泛应用在汽车、电器、通讯、电子等领域中。而由于这些产业的飞速发展，对聚酰胺的性能提出了更高的要求。
因此一般需要加入添加剂对聚酰胺进行改性，使聚酰胺能够满足各类产品的使用性能。
为了防止聚酰胺老化，用什么添加剂？
聚酰胺改性过程中常用的添加剂有抗氧剂、光稳定剂、成核剂、阻燃剂、抗静电剂、热稳定剂等。为了防止聚酰胺的热老化和光老化，一般用抗氧剂和光稳定剂。
抵抗聚酰胺热老化常用的抗氧剂：
对聚酰胺改性常用的抗氧剂主要有酚类、亚磷酸酯类、硫等。
通常抗氧剂主要体现热氧保护，一般对光保护的效果不大，但是抗氧剂在尼龙中也能体现出对材料光保护的效果。
例如加入0.5%抗氧剂的PA66，在进行SAEJ 1885老化实验后不仅断裂伸长率能保持最高，在户外暴晒也表现出很好的断裂伸长率保留率。
尽管抗氧剂能够抑制聚酰胺的光老化作用，但对户外抗老化要求高的产品来说，改性聚酰胺用的更多的还是光稳定剂。
抵抗聚酰胺光老化常用的光稳定剂：
常用的光稳定剂可以分为紫外光吸收剂和受阻胺类光稳定剂。
紫外吸收剂是通过吸收紫外线，把有害的紫外线能量转化为热能从而保护材料本体。常用的紫外光吸收剂有二苯甲酮、苯丙三唑、三嗪类。
二苯甲酮类主要的作用体系不是尼龙体系。苯并三唑类可以用于PA6、PA66和长碳链尼龙，其中TInuvin®234具有很好的效果。三嗪类中Tinuvin®1600其吸收系数是TInuvin®234的4-5倍，有非常好的颜色稳定效果。
例如经过光老化实验，发现加入紫外吸收剂后的PA6、PA6/GF的色差变化很小。而且在加入4050H的紫外吸收剂后的PA6丝，不仅耐候表现变好，还有具有更高的拉伸强度。
受阻胺类光稳定剂通常是哌啶胺结构的，主要通过捕获聚酰胺受光照产生的自由基的方式，保护材料的表面和本体。
巴斯夫推荐的光稳定剂有低分子量的Tinuvin® 770、Tinuvin® 4050，如果涉及户外耐光老化的效果的则推荐高分子量的Chimassorb®944、Chimassorb®2020。
在聚酰胺改性过程中，添加剂为什么可以防止老化？
抗氧化剂的抗热老化机理：
抗氧剂抵抗聚酰胺热老化的机理是：聚酰胺体系中存在酚类抗氧剂，就能够捕捉含氧自由基达到中断降解反应的目的。
亚磷酸酯类则主要是在加工中发挥作用，将体系中活泼的过氧化物以非自由基的形式分解，减少其对基体的进一步破坏。
而硫一般是和酚类配合使用的。
光稳定剂的抗光老化机理：
01-紫外线吸收剂的光稳定机理
紫外线吸收剂对材料的对产品的保护与产品的厚度、吸收剂的浓度和紫外线吸收剂的吸收系数有关。其中，产品的厚度与产品设计有关，吸收剂的浓度与吸收剂的添加量有关，吸收系数与吸收剂的种类有关系。
因此紫外线在该体系中吸收光强度成指数下降，从而很好的保护本体，但制品的表面很可能仍有降解，这是因为制品表层的受害程度最大。
以苯并三唑紫外光吸收剂为例：
苯并三唑在紫外光的作用下转变成激发态，而该激发态不稳定，又能够通过释放热能回到基态，从而达到循环保护基材的效果，其添加量也因此可以很小。
02-受阻胺光稳定剂的光稳定机理
受阻胺光稳定剂的原理是其哌啶胺结构能够在紫外线的作用下被活化成N-O自由基，它能够与体系中的聚合物降解的自由基结合，最终将其转化成相对稳定的基团。
受阻胺在其中同样可循环参与该过程，从而达实现少量高效。
返回搜狐，查看更多