高分子材料廣泛應(yīng)用于國民生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域，在加工、存儲和使用過程中，由于受熱、光照、高能輻射、潮濕等環(huán)境因素作用，高分子材料會逐步發(fā)生老化，導(dǎo)致性能下降，甚至失去使用價值，造成資源浪費(fèi)、環(huán)境污染，甚至釀成安全事故。如何預(yù)測高分子材料的服役壽命一直是業(yè)內(nèi)研究熱點(diǎn)。

在早期的研究中，研究者通常是將大量高分子材料樣品曝露于特定的自然環(huán)境和人工模擬環(huán)境中，定期測試其主要性能指標(biāo)的變化情況，比較兩種試驗條件下被測高分子材料性能下降與試驗時間或其它關(guān)鍵試驗參數(shù)如所接收的輻照量之間的關(guān)系，找出兩者之間的相關(guān)性，并依此預(yù)測材料的長期性能變化和服役壽命，或者通過人工老化試驗，測定各種環(huán)境因素的變化對材料性能的影響，得出這些因素對材料老化的影響因子，并在此基礎(chǔ)上提出經(jīng)驗關(guān)系式，用以計算高分子材料在其他曝露條件下的老化速率。這兩種方法相對比較直觀，但前者需投放大量試樣，試驗周期也比較長(通常以年來計)，方法的推廣應(yīng)用受諸多因素制約;后者雖然將影響高分子材料老化的主要因素考慮在內(nèi)，但無法體現(xiàn)實(shí)際環(huán)境中這些因素之間錯綜復(fù)雜的協(xié)同作用和綜合效應(yīng)，而且所得到的關(guān)系式具有較強(qiáng)的經(jīng)驗性質(zhì)，在客觀性和普適性上存在先天不足。

為給出快速、可靠的高分子材料服役壽命預(yù)測方法，近年來研究者對高分子材料老化過程進(jìn)行了深入研究，利用現(xiàn)代檢測技術(shù)，監(jiān)測老化過程中材料的性能、成分以及微觀結(jié)構(gòu)的變化情況，并以這些宏觀性能或微觀結(jié)構(gòu)、組份的變化來表征老化過程，提出相應(yīng)的老化反應(yīng)的機(jī)理。

1以宏觀性能變化預(yù)測壽命

1.1以力學(xué)性能表征老化過程

Gillen對四種用作核電廠內(nèi)電纜絕緣材料的ERP試樣進(jìn)行了長達(dá)7年的加速老化研究，以評估其在50℃條件下的服役壽命。四種材料的拉伸強(qiáng)度均以緩慢或中等速度發(fā)生變化，直到失效前發(fā)生突變，即所謂的“誘導(dǎo)期”行為。 

1.2以光澤度表征老化過程

Guseva2針對飛機(jī)涂層壽命預(yù)測的研究中，在服役壽命-環(huán)境應(yīng)力拓展關(guān)系式和服役壽命的概率分布函數(shù)的基礎(chǔ)上，以飛機(jī)涂料光澤度損耗為老化表征，給出了飛機(jī)涂層壽命預(yù)測的威布爾分布數(shù)學(xué)模型。該模型涉及三種影響飛機(jī)涂層服役壽命的因素:溫度、UV和氣溶膠。

1.3以交流阻抗表征老化過程

交流阻抗技術(shù)是研究涂層的常用方法。從阻抗譜解析出的數(shù)據(jù)不僅可以評價涂料的防護(hù)性能，而且還可以分析涂層的老化機(jī)制

2以微觀變化預(yù)測壽命

2.1以添加劑損失表征老化過程

Eric和David圖以PE100藍(lán)色水管為研究對象進(jìn)行塑料管的熱老化研究。PE100藍(lán)色水管試樣在80C水中進(jìn)行靜水壓力測試，然后通過測定氧化誘導(dǎo)時間( OIT)來確定老化過程中PE水管中抗氧劑的損耗，結(jié)合阿倫尼烏斯公式對實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。

2.2以老化產(chǎn)物表征老化過程

高分子材料降解過程中產(chǎn)生諸多老化產(chǎn)物，可通過分析測試手段測定老化產(chǎn)物的量，建立老化產(chǎn)物和高分子聚合物降解程度的聯(lián)系，以此預(yù)測材料的服役壽命。

2.3以分子量變化表征老化過程

分子量是表征高分子材料性質(zhì)的較重要的參數(shù)之在一般條件下，高分子的老化會伴隨著分子量的下降和質(zhì)量損失，因此，分子量的變化常被用于表征高分子材料的老化過程。

3結(jié)論

從上述對近年高分子材料壽命預(yù)測方法的總結(jié)來看，采用較新的非破壞性檢測技術(shù)來檢測高分子材料微觀結(jié)構(gòu)、組份等的變化，結(jié)合老化機(jī)理，利用統(tǒng)計分析手段來找到高分子材料微觀結(jié)構(gòu)、組份等與宏觀性能的聯(lián)系，建立老化反應(yīng)動力學(xué)模型，是預(yù)測高分子服役壽命的較新趨勢。