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有机涂层的光老化现象及其原理

      我们知道,有机涂层配方中添加合适的紫外线吸收剂、光稳定剂等防老化助剂,可以阻止或延缓有机涂层的光老化现象。但更深次考虑下,有机涂层为什么能发生光老化呢?了解了这个的原因将更有助于我们对于防止有机涂层光老化的处理。

      有机涂层光老化的根本原因是涂层将吸收的光能作用于交联成膜的化学键,使化学键发生裂解或某种形式的转变。粗浅的理解可以将涂层中常见化学键键能与某些特定波长的光的能量联系对等起来。如下表。


       从上述表格可见,除O一H 和 C-F 键的键能较高,其对应的光的波长较短,其他常见化学键的键能对应的光波长均落在地面阳光的光谱段范国内。也就是说到达地面的阳光具有足够的能量将聚合物中的常见的化学健打开。但从理论上讲,聚合物中如仅含有这些简单的化学键,而不含有生色基团时,聚合物将不足以吸收295~400nm波段的照射到地面的阳光,也就不存在聚合物光降解同题。聚烯烃材料、丙烯酸酯涂料、脂肪族聚酯、聚氨酯涂料等体系都属于此种情况。但事实上聚合物材料中不可避免存在或多或少的光敏性杂质,通过这些光敏性组分吸收光能,就有可能启动聚合物的光老化历程。聚烯烃材料中的残留的钛渣就属于这种情况。另外,涂料生产的原材料来自石油加工,其所含微量重芳烃杂质以及酮类氧化产物等也将起到一定的吸光作用;对于涂料树脂本身含有芳环、大共轭结构或生色基团的情况,涂层也可能直接吸收阳光能量,引发光氧化、光降解的系列反应。


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