一、高分子材料的特性
不同高分子材料或同一品種不同配方的高分子材料，在大氣環境中耐老化性能是不一樣的。高分子材料本身存在弱點：首先，高聚物本身分子結構上存在的一些弱點，高分子是由許多結構相同的鍵節，一個個地以化學鍵連接起來而組成的，其穩定性取決于鍵節結構，即化學結構。這是有機高分子容易老化的根本原因。化學結構類似而老化性能差別懸殊的聚四氟乙烯和聚乙烯。由于前者形成C-F鍵結構牢固，而后者是C-H鍵結構，氫原子的尺寸小，它在聚乙烯分子中不像氟原子那樣把碳鍵包圍住。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過程中，引進高聚物中的一些新弱點。第三，除樹樹脂外，其他組分存在的一些弱點。第四，高分子材料中的微量雜質。
為了提高高分子材料的抗老化能力，可利用加防老劑的方法來抑制光、熱、氧等因素對高分子材料的作用，從而提高了其在大氣環境中的耐老化性能。
二、大氣環境因素
高分子材料和制品在貯存和室內使用中，老化過程主要以熱老化為主。而在戶外條件下，主要以光老化和光氧老化為主。老化過程的影響因素，包括氣象因素，化學因素和生物因素，主要是太陽光、氧、臭氧、熱、水分以及霉菌等。現分別對這些因素作簡要的分析。
1、太陽光：大氣環境中太陽光區分布為：紫外光極少，可見光占40%左右，紅外光逝60%。太陽光的光波能量，隨波長不同而異，波長愈短，能量愈大。波長與光能量的關系如表1所示。（該環境因素可以采用紫外老化試驗箱模擬）
表1波長與光能量的關系
| 波長（nm） | 200 | 290 | 300 | 340 | 350 | 400 | 500 | 600 | 700 |
| 光能量（ KJ/mol） | 600 | 418 | 397 | 352 | 340 | 297 | 239 | 197 | 170 |
從表1中可見，到達地面的太陽紫外光雖然很少，但它光能量卻很大，對許多高分子材料的破壞性很大。因為，從能量觀點來看，高聚物分子結合的鍵能多數在250~ 500KJ/mol的范圍內，如表2所示。
由此可見，短波紫外線，如300nm的紫外線的光能量達397KJ/mol，這個能量能切斷許多高聚物的分子鍵或者引發其發生光氧化反應。
表2一些常見化學鍵的鍵強度
| 化學鍵 | 鍵強度（KJ/mol） | 化學鍵 | 鍵強度（ 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，不同分子結構的高聚物，對于紫外線的吸收是有選擇性的，并非任何波長的紫外線都能吸收，這稱為材料的光敏性。
由于高分子聚合物的光老化性質，紫外線對高分子材料性能影響很大，是引起材料老化的主要因素。而太陽的紅外線對高分子材料老化亦有重要影響，因材料吸收紅外線后轉變為熱能，加速材料的老化。在一定條件下，也能引發某些高聚物的降解以及對含顏料的高分子材料起破壞作用。
在我國廣州經實測全年的太陽分光能量值如表3所示。
表3某些高聚物zui敏感的波長
| 高聚物 | zui敏感波長（ nm） | 高聚物 | zui敏感波長（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 |
|
|
表4在廣州的太陽分光能量值
| 光區 | 紫外光 | 可見光 | 紅外光 |
| 量波長（nm） | 300—400 | 400—700 | 700~ 1200 |
| 能量值（MJ/m2．a） | 258.00 | 1810.7 | 1987.0 |
2、氧和臭氧：氧是活潑的氣體，高分子材料的加工、貯存與使用過程中，不可避免地要與氧接觸，在光的引發或熱的參與下進行氧化反應，而引起老化，使高分子材料受到破壞。另外，大氣中的臭氧對高聚物的作用同氧一樣，主要是起氧化反應。大氣中臭氧濃度隨地區、大氣層高度、季節和氣象條件如雷雨的影響不同而有一定的變化。臭氧的化學活性比氧高得多，這是因為臭氧的穩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態氧的活性比氧要高得多，因而對高分子材料的破壞性比氧更大。（該環境因素可以采用臭氧老化試驗箱模擬）
3、溫度和氣溫交變：空氣的溫度并不很高，在夏天，我國許多地區的zui高溫度是37~
氣溫會隨地區和季節而變化，日夜之間也有溫差。這種溫度交變的結果，對某些高分子材料的老化產生一定影響。例如，由于溫度交變的作用，而使漆膜熱脹冷縮，形成內應力的變化，導致漆膜變形，降低附著力，甚至使漆膜脫落。（該環境因素可采用高低溫交變濕熱試驗箱模擬）
4、水和相對濕度：在大氣環境中，水對高分子材料的作用表現為降水（雨、雪、霜、冰、霧）、潮濕、凝露等多種形式的作用。降雨能使戶外使用的材料表面的灰塵沖洗掉，使其受太陽光的照射更為充分，從而利于光老化的進行。雨水，特別是凝露形的水膜，能滲入材料內部，加速材料的老化。水是引起漆膜起泡的根本原因。然而，應當指出，水分對某些高聚物亦能起增塑作用，在一定條件下，它不但不起加速老化的作用，反而起延緩老化的作用。
大氣相對濕度的高低，對高分子材料老化速度也有一定的影響。一般說來，相對濕度大，會加速材料的老化。例如，低壓聚乙烯在濕度大的地區就比濕度小的地區老化顯著。另外，大多數非金屬材料，都具有吸濕性，其吸濕量未達到飽和前，將隨著濕度增大而增大。（該環境因素可采用恒溫恒濕試驗箱模擬）
5、霉菌：在熱帶和亞熱帶地區，由于溫濕度易于霉菌的生長和繁殖。某些高分子材料，發生長霉的現象比較多。導致霉菌生長的主要因素，主要是高分子材料體系內的一些增塑劑及油脂類化合物等，特別是含脂肪酸結構的化合物感染性大。它們因霉菌的分泌物引起分解而轉化為醇類、有機酸等物質，為霉菌提供了養料，從而使霉菌得以寄生和繁殖。試驗證明：許多樹脂如聚乙烯、聚苯丙烯對于霉菌的感染性是很小的；聚氯乙烯、三聚氰胺樹脂、聚氨酯、環氧樹脂等，即使長霉也很輕微。（該環境因素可以采用霉菌試驗箱模擬）
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