一、高分子材料的特性
不同高分子材料或同一品种不同配方的高分子材料，在大气环境中耐老化性能是不一样的。高分子材料本身存在弱点：首先，高聚物本身分子结构上存在的一些弱点，高分子是由许多结构相同的键节，一个个地以化学键连接起来而组成的，其稳定性取决于键节结构，即化学结构。这是有机高分子容易老化的根本原因。化学结构类似而老化性能差别悬殊的聚四氟乙烯和聚乙烯。由于前者形成C-F键结构牢固，而后者是C-H键结构，氢原子的尺寸小，它在聚乙烯分子中不像氟原子那样把碳键包围住。因此，聚乙烯的耐老化性能比聚四氟乙烯差。其次，在聚合和成型加工制造过程中，引进高聚物中的一些新弱点。第三，除树树脂外，其他组分存在的一些弱点。第四，高分子材料中的微量杂质。
为了提高高分子材料的抗老化能力，可利用加防老剂的方法来抑制光、热、氧等因素对高分子材料的作用，从而提高了其在大气环境中的耐老化性能。
二、大气环境因素
高分子材料和制品在贮存和室内使用中，老化过程主要以热老化为主。而在户外条件下，主要以光老化和光氧老化为主。老化过程的影响因素，包括气象因素，化学因素和生物因素，主要是太阳光、氧、臭氧、热、水分以及霉菌等。现分别对这些因素作简要的分析。
1、太阳光：大气环境中太阳光区分布为：紫外光极少，可见光占40%左右，红外光逝60%。太阳光的光波能量，随波长不同而异，波长愈短，能量愈大。波长与光能量的关系如表1所示。（该环境因素可以采用紫外老化试验箱模拟）
表1波长与光能量的关系
| 波长（nm） | 200 | 290 | 300 | 340 | 350 | 400 | 500 | 600 | 700 |
| 光能量（ KJ/mol） | 600 | 418 | 397 | 352 | 340 | 297 | 239 | 197 | 170 |
从表1中可见，到达地面的太阳紫外光虽然很少，但它光能量却很大，对许多高分子材料的破坏性很大。因为，从能量观点来看，高聚物分子结合的键能多数在250~ 500KJ/mol的范围内，如表2所示。
由此可见，短波紫外线，如300nm的紫外线的光能量达397KJ/mol，这个能量能切断许多高聚物的分子键或者引发其发生光氧化反应。
表2一些常见化学键的键强度
| 化学键 | 键强度（KJ/mol） | 化学键 | 键强度（ KJ/mol） |
| C-C | 339 | C-Cl | 327 |
| C-O | 364 | C-F | 498 |
| C-H | 415 | O-H | 460 |
| C-N | 285 | N-H | 352 |
| C-S | 276 | S-H | 364 |
如表3所示，不同分子结构的高聚物，对于紫外线的吸收是有选择性的，并非任何波长的紫外线都能吸收，这称为材料的光敏性。
由于高分子聚合物的光老化性质，紫外线对高分子材料性能影响很大，是引起材料老化的主要因素。而太阳的红外线对高分子材料老化亦有重要影响，因材料吸收红外线后转变为热能，加速材料的老化。在一定条件下，也能引发某些高聚物的降解以及对含颜料的高分子材料起破坏作用。
在我国广州经实测全年的太阳分光能量值如表3所示。
表3某些高聚物zui敏感的波长
| 高聚物 | zui敏感波长（ nm） | 高聚物 | zui敏感波长（nm） |
| 聚酯 | 325 | 聚碳酸酯 | 280 ~ 305和330 ~ 360 |
| 聚苯乙烯 | 318 | 聚甲醛 | 300~ 320 |
| 聚乙烯 | 300 | 聚甲基丙烯酸甲酯 | 290～315 |
| 聚丙烯 | 300 | 氯乙烯醋酸乙烯共聚物 | 327和364 |
| 聚氯乙烯 | 320 |
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表4在广州的太阳分光能量值
| 光区 | 紫外光 | 可见光 | 红外光 |
| 量波长（nm） | 300—400 | 400—700 | 700~ 1200 |
| 能量值（MJ/m2．a） | 258.00 | 1810.7 | 1987.0 |
2、氧和臭氧：氧是活泼的气体，高分子材料的加工、贮存与使用过程中，不可避免地要与氧接触，在光的引发或热的参与下进行氧化反应，而引起老化，使高分子材料受到破坏。另外，大气中的臭氧对高聚物的作用同氧一样，主要是起氧化反应。大气中臭氧浓度随地区、大气层高度、季节和气象条件如雷雨的影响不同而有一定的变化。臭氧的化学活性比氧高得多，这是因为臭氧的稳定性比氧分子小得多，引起其分解的zui小能量比氧小4.5倍。即
O3一O2+[O]+101.7KJ/mol
臭氧分解生成的原子态氧的活性比氧要高得多，因而对高分子材料的破坏性比氧更大。（该环境因素可以采用臭氧老化试验箱模拟）
3、温度和气温交变：空气的温度并不很高，在夏天，我国许多地区的zui高温度是37~
气温会随地区和季节而变化，日夜之间也有温差。这种温度交变的结果，对某些高分子材料的老化产生一定影响。例如，由于温度交变的作用，而使漆膜热胀冷缩，形成内应力的变化，导致漆膜变形，降低附着力，甚至使漆膜脱落。（该环境因素可采用高低温交变湿热试验箱模拟）
4、水和相对湿度：在大气环境中，水对高分子材料的作用表现为降水（雨、雪、霜、冰、雾）、潮湿、凝露等多种形式的作用。降雨能使户外使用的材料表面的灰尘冲洗掉，使其受太阳光的照射更为充分，从而利于光老化的进行。雨水，特别是凝露形的水膜，能渗入材料内部，加速材料的老化。水是引起漆膜起泡的根本原因。然而，应当指出，水分对某些高聚物亦能起增塑作用，在一定条件下，它不但不起加速老化的作用，反而起延缓老化的作用。
大气相对湿度的高低，对高分子材料老化速度也有一定的影响。一般说来，相对湿度大，会加速材料的老化。例如，低压聚乙烯在湿度大的地区就比湿度小的地区老化显著。另外，大多数非金属材料，都具有吸湿性，其吸湿量未达到饱和前，将随着湿度增大而增大。（该环境因素可采用恒温恒湿试验箱模拟）
5、霉菌：在热带和亚热带地区，由于温湿度易于霉菌的生长和繁殖。某些高分子材料，发生长霉的现象比较多。导致霉菌生长的主要因素，主要是高分子材料体系内的一些增塑剂及油脂类化合物等，特别是含脂肪酸结构的化合物感染性大。它们因霉菌的分泌物引起分解而转化为醇类、有机酸等物质，为霉菌提供了养料，从而使霉菌得以寄生和繁殖。试验证明：许多树脂如聚乙烯、聚苯丙烯对于霉菌的感染性是很小的；聚氯乙烯、三聚氰胺树脂、聚氨酯、环氧树脂等，即使长霉也很轻微。（该环境因素可以采用霉菌试验箱模拟）
