涂料树脂工艺 第七章 光稳定剂.ppt

建筑涂料配方设计第一篇 Shanghai institute of technology Department of materials engineering 第7章 光稳定剂 概述 暴露条件 影响涂膜耐候性的因素： 光强度与波长 温度 湿度 气氛 涂料的稳定性 树脂光敏性 颜料的光敏性与遮盖力 稳定剂 涂膜老化是各种因素的综合作用结果。日光的辐射 是涂膜老化的主要因素。 图7-1电磁波的范围 紫外光对聚合物破坏作用的原因 日光的光波范围： 红外光 800 ～ 3000 nm ～ 55% 可见光 400 ～ 800 nm ～ 40% 紫外光 290 ～ 400 nm ～ 5% 紫外光能量： 3.14～4.18×105J/mol 大多数共价键解离能： 1.67～4.18×105J/mol 对大部分涂料的涂膜，最易造成破坏的敏感波长： 290 ～ 400 nm 表7-1 各种化学键的离解能 图7-2 有关电子激发状态的过程： S0＝基态（单一态）， S1＝第一激发态（单一态） T1＝第一三重态 ∴ 不是每个激发态分子都参与降解反应。 涂层中光敏基团对紫外光的吸收并不总导致降解： 大部分纯高分子材料(PMMA、PE、……)对于 紫外光的辐射比较稳定。 光敏性杂质正是高分子材料光降解的引发源。 光化学反应 R H R H R H h n . . . 光引发 + R O 2 R O O R O O R H R O O H R R O O H R O O H R O R H R R R O H H O R H H O H 链增长 . . . + + + . . . + . + . . + + . + h n R O O R O O R R R O O R O O R O 2 R R R R 链终止 . + . . 2 + . + . R O O R O O H 歧化 h n . . + . 能够吸收和反射 紫外光； 大部分颜料和无 机填料。 能够强烈地吸收紫外线，将其转变成无害的热能形式释放出来。 将吸收能量的激发态聚合物分子的激发能消除，使聚合 物分子返回低能状态； 有机镍化合物。 捕获聚合物分子受 到光辐射而离解出 的自由基，使其成 为稳定的化合物； 受阻胺（哌啶系、 咪唑烷酮系）。 光 稳 定 剂 光屏蔽剂 紫外线吸收剂 猝灭剂 自由基捕获剂剂  光稳定剂的种类 紫外线吸收剂： 通过高效吸收对高分子材料有害的紫外线，从而使高分子 材料免受光老化的稳定剂。 紫外线吸收剂的作用机理 紫外线吸收剂 紫外光过滤器 树脂聚合物的降解速度大大减缓，延长使用寿命。 紫外线吸收剂的作用机理 吸入的能量切断鳌合环，将有害的光能转变成热能 释放出来。 分子内氢键越强，赋予的稳定化效果越显著。 常用的紫外光稳定剂： 水杨酸酯类 二苯甲酮类 苯并三唑类 紫外线吸收剂的防护效果取决于涂膜的厚度。 图7-2 苯并三唑系紫外线吸收剂在波长350nm处， 膜厚对吸收的影响 含一个羟基：吸收290～380nm的紫外线，几乎不吸收可见光 ； 含二个羟基：吸收300～400nm的紫外线，吸收一部分可见光，相容性不如一个羟基的。 二苯甲酮类 X Y C O O H O R z X: H, OH Y: H, OH, OCH 3 Z: H, SO 3 H, COOH R: C 2 - 12 应用最广的一类紫外光吸收剂 作用机理： 使用最多的是单羟基产品； 与材料相容性好，色泽低，光稳定性好、毒性低； 用量 0.2～1.5% 对340nm以下的紫外线有较高的吸收系数； 吸收紫外光后，分子发生重排 水杨酸酯类 第一批工业用光稳定剂 O H C O O R C ( C H 3 ) 3 C 8 H 1 7 R = H, , 二苯甲酮结构 强烈吸收紫外线，吸收的波长范围增加  与树脂相容性好，低毒，原料易得，价廉； 但能吸收一部分可见光，且有变黄倾向； 用量0.25～1.0%。 O H C O O O H C O O H O H C O O H 2 h n + 水杨酸苯酯 2,4-二羟基二苯甲酮 2,2-二羟基二苯甲酮 2-羟基苯基苯并三唑衍生物 苯并三唑类 N N N O H R C H 3 O C 8 H 1 7 R: H, , 作用机理与二苯甲酮类相似； 主要吸收300 ～ 400nm的光波，着色弊病少； 与材料相容性好，色泽低，光稳