近日，北京化工大学田锐副教授、吕超教授研究团队在《Chemical Reviews》发表题为“Characterization Techniques of Polymer Aging: From Beginning to End” (Chem. Rev. 2023, 10.1021/acs.chemrev.2c00750)的综述论文。
聚合物材料老化降解是一个量大面广的难题。为了保证聚合物使役过程的性能发挥，对聚合物材料老化特征的认识及对老化现象的检测尤为重要。这就需要针对聚合物老化不同阶段的不同特征，选择合适的评价方法来研究聚合物老化的演变过程。
在段雪院士的指导下，课题组前期开发了聚合物老化早期检测三维成像分析方法，实现了对聚合物材料老化多路径的高灵敏鉴别及多维度动力学研究，为聚合物老化检测提供了新的思路，为进一步深入聚合物老化机理认识提供了基础，并受到业内研究人员的关注。
基于此，该文综述了聚合物材料在老化早期、加速期及老化后期的不同结构特征，基于聚合物老化过程的自由基生成、官能团变化、链断裂/交联反应以及小分子产物的生成，总结并综述了聚合物老化不同阶段合适的表征方法：
聚合物老化早期阶段：电子自旋谐振谱及荧光探针对自由基的检测、本课题组建立的三维荧光成像及定量分析；
聚合物老化加速阶段：紫外-可见吸收光谱及荧光光谱对聚合物共轭结构检测、红外及Raman光谱对官能团变化的检测、X射线光电子能谱对聚合物氧化程度评估；X射线衍射光谱检测结晶态变化、荧光光谱检测聚合物极性变化、凝胶渗透色谱及质谱检测聚合物分子量变化；
聚合物降解小分子产物检测：质谱、核磁及光谱法；
聚合物形貌变化：原子力显微镜、电子显微镜、照片；
其他聚合物老化评价：热分析技术、化学发光法、计算模拟方法等。
基于进一步对聚合物材料宏观性能的考察，讨论了老化聚合物结构与性能之间的相关关系，并探讨了对聚合物使役寿命的预测原则及常用方法，评述了目前对于实际样品的寿命预测工作。
文章有望为读者认识聚合物老化过程结构变化、选择合适的表征手段、开展聚合物材料全生命周期评价提供有力指导。
本文北京化工大学为第一完成单位。本工作得到了国家自然科学基金重点项目的资助。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00750
