近日，北京化工大學(xué)田銳副教授、呂超教授研究團(tuán)隊(duì)在《Chemical Reviews》發(fā)表題為“Characterization Techniques of Polymer Aging: From Beginning to End” (Chem. Rev. 2023, 10.1021/acs.chemrev.2c00750)的綜述論文。
聚合物材料老化降解是一個(gè)量大面廣的難題。為了保證聚合物使役過程的性能發(fā)揮，對(duì)聚合物材料老化特征的認(rèn)識(shí)及對(duì)老化現(xiàn)象的檢測(cè)尤為重要。這就需要針對(duì)聚合物老化不同階段的不同特征，選擇合適的評(píng)價(jià)方法來研究聚合物老化的演變過程。
在段雪院士的指導(dǎo)下，課題組前期開發(fā)了聚合物老化早期檢測(cè)三維成像分析方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚合物材料老化多路徑的高靈敏鑒別及多維度動(dòng)力學(xué)研究，為聚合物老化檢測(cè)提供了新的思路，為進(jìn)一步深入聚合物老化機(jī)理認(rèn)識(shí)提供了基礎(chǔ)，并受到業(yè)內(nèi)研究人員的關(guān)注。
基于此，該文綜述了聚合物材料在老化早期、加速期及老化后期的不同結(jié)構(gòu)特征，基于聚合物老化過程的自由基生成、官能團(tuán)變化、鏈斷裂/交聯(lián)反應(yīng)以及小分子產(chǎn)物的生成，總結(jié)并綜述了聚合物老化不同階段合適的表征方法：
聚合物老化早期階段：電子自旋諧振譜及熒光探針對(duì)自由基的檢測(cè)、本課題組建立的三維熒光成像及定量分析；
聚合物老化加速階段：紫外-可見吸收光譜及熒光光譜對(duì)聚合物共軛結(jié)構(gòu)檢測(cè)、紅外及Raman光譜對(duì)官能團(tuán)變化的檢測(cè)、X射線光電子能譜對(duì)聚合物氧化程度評(píng)估；X射線衍射光譜檢測(cè)結(jié)晶態(tài)變化、熒光光譜檢測(cè)聚合物極性變化、凝膠滲透色譜及質(zhì)譜檢測(cè)聚合物分子量變化；
聚合物降解小分子產(chǎn)物檢測(cè)：質(zhì)譜、核磁及光譜法；
聚合物形貌變化：原子力顯微鏡、電子顯微鏡、照片；
其他聚合物老化評(píng)價(jià)：熱分析技術(shù)、化學(xué)發(fā)光法、計(jì)算模擬方法等。
基于進(jìn)一步對(duì)聚合物材料宏觀性能的考察，討論了老化聚合物結(jié)構(gòu)與性能之間的相關(guān)關(guān)系，并探討了對(duì)聚合物使役壽命的預(yù)測(cè)原則及常用方法，評(píng)述了目前對(duì)于實(shí)際樣品的壽命預(yù)測(cè)工作。
文章有望為讀者認(rèn)識(shí)聚合物老化過程結(jié)構(gòu)變化、選擇合適的表征手段、開展聚合物材料全生命周期評(píng)價(jià)提供有力指導(dǎo)。
本文北京化工大學(xué)為第一完成單位。本工作得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00750
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