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稀土復(fù)合物在水性聚氨酯涂料中的紫外屏蔽研究

 http://zhuijuan.cn    發(fā)表日期:2011-1-14 13:29:40  蘭格鋼鐵
    紫外線是一種波長(zhǎng)較短的電磁波,其波長(zhǎng)范圍在200~400nm之間,被劃分為短波紫外線(UVC)、中波紫外線(UVB)和長(zhǎng)波紫外線(UVA)。到達(dá)地球表面的太陽(yáng)光中,紫外線占5%,所具有的光能約為301~598kJ/mol。當(dāng)分子受到紫外線輻射時(shí),光能大于高分子聚合物自動(dòng)氧化反應(yīng)活化能(約為42~167kJ/mol)及各種化學(xué)鍵解離能(約為167~418kJ/mol)時(shí),則分子可能離解,產(chǎn)生自由基。存在不飽和雙鍵時(shí),則會(huì)引起光聚合致使聚合物的物理力學(xué)性能惡化,造成老化降解,從而影響高分子材料的使用壽命。同時(shí)含羥基分解產(chǎn)物和發(fā)色團(tuán)的形成又加快了顏色的變化,影響材料的美觀。紫外屏蔽劑就是設(shè)置在聚合物和紫外線輻射之間的一道屏障,是一類能夠反射或吸收紫外線的物質(zhì),可分為兩類,一類是有機(jī)紫外線屏蔽劑,另一類是無(wú)機(jī)紫外線屏蔽劑。有機(jī)紫外線屏蔽劑因含有芳香環(huán),不同程序地存在毒性和刺激性等問(wèn)題。與有機(jī)紫外線屏蔽劑相比,無(wú)機(jī)納米紫外線屏蔽劑具有無(wú)毒、無(wú)味、對(duì)皮膚無(wú)刺激性、不分解、不變質(zhì)、熱穩(wěn)定性好、安全環(huán)保、屏蔽范圍寬且透過(guò)可見(jiàn)光等眾多優(yōu)點(diǎn)。稀土元素具有獨(dú)特的外電子層結(jié)構(gòu),顯示出既豐富又獨(dú)特的物理-化學(xué)特性,如果將稀土元素制備成紫外屏蔽劑,就可以增加紫外線的反射率和吸收率,減小透過(guò)率,從而保護(hù)高分子材料免受或少受紫外線的傷害。

    包頭稀土研究院、稀土冶金及功能材料國(guó)家工程研究中心聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所研究人員利用共沉淀法制備不同種類的稀土復(fù)合物。將稀土復(fù)合物添加到水性聚氨酯涂料中,研究了不同粒徑、不同添加量對(duì)涂料紫外屏蔽性能的影響。通過(guò)紫外可見(jiàn)近紅外分光光度計(jì)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),隨著添加的稀土復(fù)合物粒徑的減小,在波長(zhǎng)200~400nm范圍內(nèi)紫外線透過(guò)率逐漸減小。隨著添加量增加,均能使涂層的紫外屏蔽性得到提高,但添加量過(guò)大會(huì)影響涂料的流平性。SEM分析表明,稀土復(fù)合物粒徑在1μm左右,添加量為3%~5%,水性聚氨酯涂料的紫外屏蔽率可達(dá)到90%以上。通過(guò)掃描電鏡照片和涂料的基本性能測(cè)試分析表明,稀土紫外屏蔽劑在涂料中的分散性良好。制得的涂層機(jī)械性能優(yōu)異、揮發(fā)性有機(jī)化合物含量低、不含重金屬離子。上述環(huán)保型稀土紫外線屏蔽透明水性聚氨酯涂料可以作為建筑玻璃涂料、建筑外墻涂料和木器漆的罩面,可以提高涂料的紫外線屏蔽率并保持較高的透明性,可延長(zhǎng)涂料的使用壽命。
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