高分子材料越来越多地应用在医疗领域，老化的本质是指物理结构或化学结构发生的改变，表现为材料的性能逐渐下降，并失去其应有的使用价值。

这不仅造成资源浪费，甚至会因其功能失效酿成更大的事故，而且其老化引起的材料分解也可能会对环境产生污染。因此高分子材料的老化引起的危害要比想象的严重得多。

由于聚合物品种不同，使用条件各异，因而有不同的老化现象和特征。例如橡胶制品长久使用后弹性下降、变硬、开裂或者变软、发粘等。老化现象归纳起来有下列四种变化：

高分子材料老化导致的性能改变，对于医疗器械而言威胁巨大。如今包括输液管、输血管、导液管等一次性导管类医疗用品都在使用以PVC为代表的高分子材料，并且使用范围还在持续扩展。那在未来医疗器械高分子材料会有哪些发展趋势？在体外诊断以及抗菌领域又会有何新应用？

高分子材料表现出来的物理性能与其化学结构、聚集态结构有密切关系。化学结构是高分子借助共价键连接起来的长链结构，聚集态结构是许多大分子借助分子问作用力排列、堆砌起来的空间结构。影响高分子材料发生老化的因素通常有两种：内在因素与外在因素。 

1、聚合物的化学结构

聚合物发生老化与本身的化学结构有密切关系，化学结构的弱键部位容易受到外界因素的影响发生断裂成为自由基。这种自由基是引发自由基反应的起始点。 

2、物理形态

聚合物的分子键有些是有序排列的，有些是无序的。有序排列的分子键可形成结晶区，无序排列的分子键为非晶区，很多聚合物的形态并不是均匀的，而是半结晶状态， 既有晶区也有非晶区，老化反应首先从非晶区开始。 

3、立体归整性

聚合物的立体归整性与它的结晶度有密切关系。一般地，规整的聚合物比无规聚合物耐老化性能好。 

4、分子量及其分布一般情况

聚合物的分子量与老化关系不大，而分子量的分布对聚合物的老化性能影响很大， 分布越宽越容易老化， 因为分布越宽端基越多，越容易引起老化反应。 

5、微量金属杂质和其他杂质

高分子在加工时， 要和金属接触，有可能混入微量金属，或在聚合时，残留一些金属催化剂，这都会影响自动氧化(即老化)的引发作用。

1、温度的影响

温度升高，高分子链的运动加剧，一旦超过化学键的离解能，就会引起高分子链的热降解或基团脱落。

在极寒地区，温度对于塑料及橡胶制品的性能影响极大。对于结晶型塑料，如果环境温度低于材料的玻璃化温度，会使高分子链段的自由运动受到阻碍， 表现为塑料变脆、变硬而易折断；寒冷环境对于非晶塑料的影响不大。对于橡胶制品， 温度低于玻璃化温度的表现会与结晶型塑料相似， 丧失了橡胶应有的性能。寒冷环境对于纤维材料的物理性能没有影响。 

2、湿度的影响

湿度对高分子材料的影响，可归结于水分对材料的溶胀及溶解作用，使维持高分子材料聚集态结构的分子间作用力改变，从而破坏了材料的聚集状态，尤其对于非交联的非晶聚合物，湿度的影响极其明显，会使高分子材料发生溶胀甚至聚集态解体，从而使材料的性能受到损坏；对于结晶形态的塑料或纤维， 由于存在水分渗透限制，湿度的影响不是很明显。 

3、氧气的影响

氧气是引起高分子材料老化的主要原因，由于氧的渗透性，结晶型聚合物较无定型聚合物耐氧化。氧首先进攻高分子主链上的薄弱环节， 如双键、羟基、叔碳原子上的氢等基团或原子，形成高分子过氧自由基或过氧化物， 然后在此部位引起主链的断裂。严重时，聚合物分子量显著下降，玻璃化温度降低，而使聚合物变粘，在某些易分解为自由基的引发剂或过渡金属元素存在下，有加剧氧化反应的趋势。 

4、光老化

聚合物受光的照射，是否引起分子链的断裂，取决于光能与离解能的相对大小及高分子化学结构对光波的敏感性。由于地球表面存在臭氧层及大气层，能够到达地面的太阳光线波长范围为290nm～4300nm 之间，光波能量大于化学键离解能的只有紫外区域的光波，会引起高分子化学键的断裂。

5、化学介质的影响

化学介质只有渗透到高分子材料的内部，才能发挥作用，这些作用包括对共价键的作用与次价键的作用两类。共价键的作用表现为高分子链的断链、交联、加成或这些作用的综合，这是一个不可逆的化学过程；化学介质对次价键的破坏虽然没有引起化学结构的改变，但材料的聚集态结构会改变，使其物理性能发生相应改变。

6、生物老化

由于塑料制品在加工过程中几乎都使用了各种各样的添加剂，因而常常成为霉菌的营养源。霉菌生长时吸收了塑料表面和内部的营养物质并成为菌丝体，菌丝体又是导体， 因而使塑料的绝缘性下降，重量变化，严重时会出现剥落。

高聚物材料加入酚类以及含铜、汞或锡的有机化合物，可以防止其菌解；对于希望其发生菌解的高聚物，可以考虑利用天然的高分子材料，经化学或物理改性后，以增加其强度，作为包装物。

高分子材料的老化实验大体上可分成两大类：自然环境老化实验和人工加速老化实验。 

 1、热老化预防措施

对于结晶型塑料及橡胶，要求使用温度应处于玻璃化温度以上，但低温环境有可能会使材料的使用温度低于玻璃化温度，材料的物理性能发生改变而影响使用性能“ 。在高分子材料生产加工过程中，降低材料的结晶度、提高大分子链的柔性和适当降低交联度，玻璃化温度也会相应降低；或在材料的成型加工过程中，加人增塑剂，在提高材料可加工性的同时，可以降低玻璃化温度而提高了材料的耐寒性。

2、湿热预防措施

聚酯、聚缩醛、聚酰胺和多糖类高聚物在酸或碱催化下，遇水能够发生水解，在空气污染严重，频繁产生酸雨的地域，这类高分子材料的使用会受到限制。如能够在这类材料的表面覆盖一层防水薄膜，就可降低甚至避免水解老化现象的发生。 

3、氧老化预防措施

在高聚物加工过程中，加入胺类抗氧化物、酚类抗氧化物、含硫有机化合物和含磷化合物，它们能够与过氧自由基迅速反应，而使连锁反应提早终止。根据作用机理，抗氧剂分为自由基受体型和自由基分解型， 自由基受体型抗氧剂如某些胺类和酚类抗氧剂，其能够与高分子自由基或过氧自由基迅速反应，使其活性降低，而自身也变成活性低，不能继续链反应的自由基；自由基分解型抗氧剂如含硫有机化合物和含磷化合物，能够使高分子过氧自由基转变成稳定的羟基化合物。

4、光老化预防措施

在材料的加工过程中，如果加入光稳定剂， 可以避免材料的老化降解。根据作用机理，这类光稳定剂包括光屏蔽剂、紫外吸收剂、淬灭剂和自由基捕捉剂。

光屏蔽剂能反射紫外光，避免透入聚合物内部，减少光激发反应，起光屏蔽作用的稳定剂包括炭黑、钛白粉等；紫外吸收剂能吸收紫外光，自身处于激发态，然后放出荧光、磷光或热而回到基态；淬灭剂的作用机理是，高聚物吸收紫外光而处于激发态，然后将能量转移给淬灭剂， 回到基态，淬灭剂最后将所获得能量以光或热的形式释放出去，而恢复到基态；自由基捕捉剂能够有效的捕捉高分子自由基而使链反应终止。另据报道，Decker等 在聚合物表面涂抹一层防紫外的丙烯酸涂料，可有效增强聚合物的光稳定性，涂层越厚，光稳定性越好。 

5、生物老化预防措施

能使塑料发生微生物老化的主要类型是霉菌，其次为细菌、小型藻类和原生动物。因此，对霉菌的防范措施致关重要。目前， 防止霉腐的方法有多种，最适宜于塑料制品的方法就是塑料中添加防霉剂的方法或使用反微生物因子涂覆。

来源：医械学习交流