聚合物科普系列｜聚合物的稳定性介绍及其影响因素分析

01 聚合物的稳定性为什么这么重要？

聚合物，是由相同或不同单体通过聚合反应形成的高分子化合物，属于UVCB混合物，具有分子量大、组分多且不明确的特点。

通常来说，大分子量的聚合物本身对健康和环境的影响较小。然而，我们不能忽视聚合物中「低分子量组分」的影响，尤其是降解产生的小分子。

因此，研究聚合物的稳定性对于评估聚合物对健康和环境的潜在风险至关重要。

02 第12号部令对聚合物备案的要求：

2020年4月，由生态环境部颁布的《新化学物质环境管理登记办法》（简称12号令）相信大家一定不陌生，12号令规定：所有在中国境内进口和生产的新化学物质需要先办理登记或者备案。

而12号令下符合要求的聚合物可以办理备案，且不受吨位限制。其中一条便是要求聚合物是「稳定且不发生降解」。

03 全面了解聚合物稳定性对备案的影响

举例来说，高温条件可以导致聚合物分子内部的化学键断裂、链断裂或分子结构的改变；光照可能导致聚合物的降解和衰老。

特定波长和强度的光可以激发聚合物中的化学反应，如光氧化反应、光敏反应等；部分聚合物活性较高对氧化反应比较敏感；一些亲水性聚合物可能也会发生水解反应；来源于生物大分子改性的聚合物更易发生微生物降解；某些有机溶剂可能与聚合物发生相互作用等等。

❖ 对于「化学结构」来说，可以分为化学键的稳定性以及阻碍作用：

化学键的稳定性：聚合物中不同类型的化学键具有不同的稳定性。例如，碳-碳键通常是稳定的，而一些特定的功能团（如酯键、酰胺键）在特定条件下可能更容易发生水解或氧化反应。分子中的不饱和键、活性基团或不稳定的官能团可能导致聚合物容易发生化学反应。较简单和稳定的分子结构通常与较高的聚合物稳定性相关。

阻碍作用：一些化学基团的存在可以阻碍聚合物分子的化学反应，包括键间张力效应、离域效应、次级化学键效应、诱导效应和位阻效应。例如，芳香环因其空间位阻效应可以提供额外的稳定性，减少聚合物发生分解或反应的可能性。

❖ 对于「物理结构」，主要考虑其空间排列的密度和方式：

链构型：聚合物链的构型和排列方式影响其稳定性。

例如，具有较高交联度或高度交错结构的聚合物可能比线性聚合物更稳定。高度拉伸的聚合物链可能会比弯曲或环状链更容易发生断裂或化学反应。具有紧密排列的链结构通常比松散结构更稳定。

晶体结构：一些聚合物链能够有序地排列形成结晶或半结晶结构，这种有序性可以增加聚合物的稳定性和抗化学反应的能力。

此外，「分子量」也是影响聚合物稳定性的关键因素：

分子量：较长的聚合物链可以提供更多的稳定位点，减少分子间的运动和反应可能性

除了聚合物本身的结构外，聚合物的「制备工艺和后处理工艺」也会影响到聚合物的稳定性。例如，制备过程中的温度、反应时间、反应条件等都会影响聚合物的稳定性。后处理工艺包括干燥、热处理、化学处理等，也会对聚合物的稳定性产生影响。