[发明专利]一种对聚合物材料老化的检测及过程分析方法

权利要求书

1.一种对聚合物材料老化的检测及过程分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)荧光探针分子的选择、性质研究、染色条件优化；

(2)聚合物薄膜的构筑及老化试验

(3)老化聚合物薄膜的荧光标记及成像

将步骤(2)中老化后的聚合物薄膜浸润于步骤(1)的荧光探针分子溶液或分散液中使得老化生成的特色官能团与荧光探针分子进行染色反应，染色后将多余未与材料结合的荧光探针分子洗去；将染色后的聚合物材料放置于荧光光谱仪、荧光显微镜、激光扫描共聚焦显微镜上进行二维、三维成像观察以及定量分析实验；

(4)定量数据分析及动力学方程模拟

通过荧光光谱仪、荧光显微镜、激光扫描共聚焦显微镜二维、三维成像结果获取定量信息，包括材料在二维平面的老化面积S、在纵向方向的老化深度D、在不同深度处的二维成像图及面积以及三维空间内成像图及体积V变化；将得到的S、D、V值随时间t的变化情况进行分析拟合，得到其相关关系；判断在不同维度上的动力学反应过程，并对不同维度的变化情况进行对比分析；

聚烯烃类产生羟基基团，聚酰胺类产生氨基或羧基官能团；对聚烯烃产生羟基基团选择硼酸基荧光分子生成B-O键实现选择性识别、对聚酰胺类材料产生氨基基团选择带有羧基的荧光分子生成酰胺键实现染色、或对生成羧基基团选择带有正电的荧光分子通过静电作用进行标记染色。

2.按照权利要求1所述的一种对聚合物材料老化的检测及过程分析方法，其特征在于，步骤(1)所述的荧光探针分子的选择、性质研究、染色条件优化：针对不同聚合物材料在不同外界条件下发生老化的机理，判断其产生的特色官能团，根据其产生的特色官能团选择对应的特定的荧光探针分子，制备成荧光探针分子溶液或分散液。

3.按照权利要求1所述的一种对聚合物材料老化的检测及过程分析方法，其特征在于，步骤(2)聚合物薄膜的构筑及老化试验：根据待测的各种聚合物熔融温度选择对应合适的热压条件进行成膜，成膜过程无需进行附加处理，保证材料按照原始条件制备；成膜后对聚合物材料进行老化处理。

4.按照权利要求3所述的一种对聚合物材料老化的检测及过程分析方法，其特征在于，对聚烯烃类进行热老化，在50-150℃范围内进行不同时间、不同升温速率的老化处理；对聚酰胺类在80-350℃范围内以及不同湿度条件下进行不同时间的湿热老化处理。

5.按照权利要求1所述的一种对聚合物材料老化的检测及过程分析方法，其特征在于，步骤(3)：将老化后聚合物材料浸泡于荧光探针分子溶液或分散液中，在超声下处理2-10min；取出后将该样品放置于可溶解荧光染色剂的溶剂中清洗10-30min，保证未反应的荧光探针分子被清除。

6.按照权利要求1所述的一种对聚合物材料老化的检测及过程分析方法，其特征在于，步骤(4)：将得到的D、S、V值随时间t的变化情况进行分析拟合，其中D～t拟合为零级反应，得到D和t线性相关关系；S～t拟合为一级反应，得到ln S和t线性相关关系；V～t拟合为一级反应，得到ln V和t线性相关关系；从拟合方程的关于t的斜率可以得到老化反应的速率常数k值。

7.按照权利要求1所述的一种对聚合物材料老化的检测及过程分析方法，其特征在于，步骤(3)和(4)可通过对聚合物材料进行剖面实验获得对应的信息。

8.按照权利要求1所述的一种对聚合物材料老化的检测及过程分析方法，其特征在于，三维成像后可通过“深度编码”技术对老化深度进行分析，通过不同颜色强度对不同深度的老化位点进行标记，进而更加深入的识别不同深度的老化情况。

9.按照权利要求1所述的一种对聚合物材料老化的检测及过程分析方法，其特征在于，根据结果进一步调整步骤(1)中荧光染色剂的选择以及染色条件，在多种老化条件并存的情况下，考虑同时使用多种互不干扰的染色剂进行成像实验，对不同官能团位点的老化速率进行观察；

聚合物材料选用聚烯烃类、聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚酯类聚合物材料；

荧光探针分子选用发光波长为410-680nm的，具有特征官能团反应效果的荧光探针分子；该分子能且仅能与聚合物老化后新生的一种官能团进行相互作用实现染色；染色后该分子能被可逆移除，不影响材料正常性能。