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  20  专注高分子材料抗紫外线、抗黄变

紫外线吸收剂对涂层的光老化防护及涂层光老化的评价方法

      紫外线吸收剂、光稳定剂可以有效减缓固化涂层的光老化行为。户外使用的有机涂层如果有较高的品质和使用寿命要求,在涂层配方中添加各种合适的紫外线吸收剂和光稳定剂是一种成熟的操作方法。紫外线吸收剂EVERSORB 80, EVERSORB 93 等产品都是很经典的防老化产品。

      涂层光老化性能表征方法有很多种,对于不含羰基结构的聚合物,其光老化行为可以通过红外吸收光谱的羰基信号变化来表征。但一些涂料含有酯羰基、氨酯键等,包括光固化UV涂料,不适合采用羰基值来表征其光老化行为。这时我们可以采用黄度指数( yellowing index,YI)来表征。国际标准方法遵循 ASTM D1925。一般是将固化膜置于紫外光环境下曝晒, 每照射一段时间后,以紫外-可见分光光度计测定固化膜在几个特定波长的透光率,辐照光源可以是用 Pyrex玻璃滤掉320nm以下短波紫外光的中压汞灯。

黄度指数定义为:


      采用人工光源的老化试验称为加速老化,加速老化常常配以湿度、温度、盐雾等附加装置 , 以便更加客观地综合评价涂层抗老化性能。除紫外光源外,功率为几百瓦的氙灯 , 其光谱输出为从250nm开始的连续光谱 , 与到达地面的阳光谱带分布相似 , 常用于人工老化机的光源。其他人工老化光源还有QUVA和QUVB。QUVA 属长波紫外输出,QUVB的输出波长范为280-360nm,中心位于310mm。比较原始但与自然老化完全吻合的的光老化测试是在阳光直射下进行的,如美国采用的佛罗里达州45度角曝晒试验。

      由于地球大气层臭氧的吸光作用,阳光穿过大气层到达地面后 , 295nm以下的高能短波紫外线基本被滤掉。因此 , 地面阳光对聚合物涂层光老化有较强作用的波段主要集中在295~400nm, 波长越短 , 能量越高,对聚合物涂层的光老化作用也会越强烈。受季节、时段、海拔、纬度、天气、空气污染等诸多因素影响 , 地面阳光紫外线强度可能发生变化。臭氧层吸收320nm以下波段的紫外光 , 但随着大气污染、臭氧层破坏 , 到达地面的短波紫外光强度呈逐年增加趋势。采用不同光源得到的光老化结果可能不一致,主要是各种光源波长分布、强度、环境湿度、温度等条件不完全一致引起的。

      除黄度指数外,还可以通过考察固化膜的吸收光谱 、光泽度、雾度、附着力、力学性能 、热动态力学行为等指标变化来表征其抗老化性能。由于光老化过程中光氧化反应的普遍性 , 常将涂层中羟基指数或过氧化物指数变化作为一个反映光老化的参数。不同结构的聚合物,还可以根据敏感基团的浓度变化来表征光老化行为。

       

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