高耐久性聚碳酸酯(PC)板材使用之紫外光吸收剂.pptVIP

高耐久性聚碳酸酯(PC)板材使用之紫外光吸收剂 聚碳酸酯（Polycarbonate; PC）是一种无色透明的高分子材料，具有高透明性、高耐冲击强度、耐酸、耐油等特性，故在过去20年，全球聚碳酸酯的平均年增率达到约9%，成为工程塑料领域发展最快的塑料产品。可应用在许多领域中，如汽车产业的车头灯及天窗、建筑产业的遮阳板，或太阳眼镜等。按照应用领域的不同，而有不同的需求。 但聚碳酸酯在长时间阳光照射之下，会吸收紫外光（UV）而造成光裂化（Photo degradation）现象。Rivaton等人利用FTIR和UV探讨聚碳酸酯经过光老化测试后，聚碳酸酯的裂化机制，如下图所示。而Andrady等人研究显示，聚碳酸酯照射紫外光会产生Photo-Fries重排现象导致黄色物质产生，因此影响PC产品的外观，故业界常添加紫外光吸收剂来提升产品的耐候特性。 本篇内容主要摘录自台湾工业材料杂志2014.09 Author:永光化学特化事业处技术处 聚碳酸酯的光降解机制 紫外光吸收剂（Ultraviolet Absorber;UVA）是吸收紫外光后，利用分子间进行互变异构（Tautomerism）的可逆反应，再透过分子间的震动释放，将有害的光能转换成无害的热能慢慢释放掉。对PC而言，常使用苯并三唑类（Benzotriazole）UVA来提升产品的耐候性，下图为苯并三唑类的作用机制。 苯并三唑类的作用机制 目前PC按照添加UVA的方式可分为四个世代，如图三所示。第一代为无添加UVA在PC板材，主要应用为一般生活用的容器；第二代为添加UVA在PC板材，应用在室外用品、安全镜片上；第三代则在PC板材上涂布一层硬化层（Hard Coating; HC），而UVA则添加在涂料中，主要应用在汽车头灯；第四代则利用共押出制程，将约0.05mm左右高浓度UVA的PC膜贴合在PC板材，藉此提供产品的耐候性。因应不同世代的PC板材要求，本研究探讨适用于不同世代PC板材的光安定剂。 第二代PC板材用紫外光吸收剂PC是由双酚A（Bisphenol A; BPA）和光气（Carbonyl Chloride）或碳酸二苯酯（Diphenyl Carbonate; DPC）聚合之后进行造粒，目前UVA添加的方式可分为：(1).前端合成进行添加；(2).后端造粒时添加，两者考虑的重点不同。 前端合成添加方面， 在酯交换法或缩聚反应常添加催化剂来加快反应时间和降低反应温度，但催化剂对于有些UVA会产生反应性，如Benzotriazole（BTA）、Benzophenon（BP），因此造成催化剂或UVA失效。 后端造粒方面，由于PC会经过水洗和纯化制程，残留的催化剂十分微量，故可添加常见的BTA型UVA，此阶段除考虑UVA耐热性外，客户端亦要求具有耐候特性，即PC板材经耐候测试后，其黄变指数变化小且需维持物理特性。 第三代PC板材用紫外光吸收剂在PC板上涂一层含有UVA的硬化层，其硬化层常使用丙烯酸树脂，以增加PC板材的耐磨耗性和耐候特性，适用于不同曲面的PC产品，主要产品为汽车头灯。 第四代PC板材用紫外光吸收剂 第四代PC板材是利用单一T型模头里多流道或数颗单一流道T型模头的共押出技术来实现双层或三层PC膜/板材工艺，目的为取代玻璃在户外建筑采光、光学板材和公共交通等应用。该技术解决第三代PC板与涂层在长时间使用下，因热胀冷缩或附着性等问题而产生的脱落现象。