《紫外线照射》课件.pptVIP

*************************************第五部分：紫外线对材料的影响高分子材料降解塑料、橡胶等聚合物在紫外线作用下发生链断裂和交联，导致材料性能下降天然材料变色木材、纺织品等有机材料在紫外线长期照射下褪色、变黄或变脆涂层失效涂料和油漆在紫外线作用下粉化、开裂，失去保护功能建筑材料老化石材、混凝土等建筑材料表面结构变化，耐久性下降防护技术发展各类防紫外线材料和添加剂的开发与应用紫外线对塑料的降解作用紫外线对塑料的降解是通过光氧化过程进行的。首先，紫外光子被高分子链中的发色团吸收，激发分子到高能状态。然后，这些激发态分子可能发生均裂，形成自由基。这些自由基与氧气反应，引发一系列链式反应，导致高分子主链断裂和交联，最终表现为材料黄变、开裂、脆化和强度下降。不同类型的塑料对紫外线敏感度不同。聚烯烃类塑料如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)特别容易受紫外线损伤，因其分子结构中含有易于吸收紫外线的不饱和键。而聚四氟乙烯(PTFE)等含氟塑料则具有优异的耐紫外线性能。为延长塑料使用寿命，工业上常添加紫外线吸收剂或稳定剂。这些添加剂能吸收紫外线能量或捕获自由基，显著减缓降解过程。紫外线对木材的影响光化学降解机制紫外线对木材的影响首先针对的是木质素组分。木质素是木材中主要的紫外线吸收组分，特别是其中的酚基和醌类结构。当这些结构吸收紫外线后，产生自由基并引发氧化反应链，导致木质素分子结构改变和降解。这一过程被称为光黄变，导致木材表面逐渐变黄、变灰，最终呈银灰色。木材表面的光降解最初只发生在极薄的表层(0.05-2.5mm)，但随时间推移，表层剥落会使更深层暴露，降解过程持续进行。研究表明，木材表面的木质素含量在紫外线长期照射后可下降高达50%。影响与防护紫外线降解不仅影响木材美观，还会降低其机械性能。木材表面粗糙化、微裂纹增加，湿度变化下更易开裂变形。木材中糖类成分和纤维素被雨水冲刷，进一步加速劣化过程。不同树种抗紫外线能力差异显著，一般来说，密度高、含油脂多的深色木材如柚木、胡桃木等较耐光照。防护措施包括使用含紫外线吸收剂的木材涂料或油漆，定期维护刷新保护层，以及使用物理屏蔽如遮阳篷等。新型纳米二氧化钛和氧化铈木材涂料能显著提高抗紫外线性能，延长户外木制品使用寿命，是木材保护领域的重要进展。紫外线对纺织品的影响光吸收阶段纤维分子中的发色基团吸收紫外线能量，激发到高能态。纤维素中的羰基、天然染料中的共轭体系、合成纤维中的苯环都能吸收紫外线，成为降解的起点。这一阶段能量传递迅速，通常在纳秒级完成。自由基形成激发态分子不稳定，容易断裂形成自由基。这些高活性自由基迅速与氧气反应，形成过氧化物和氢过氧化物等中间产物，引发链式反应。不同纤维的自由基形成机制有所不同，但都会导致分子量降低。褪色发生染料分子在氧化过程中结构破坏，导致颜色变化。不同染料的耐光性差异很大，天然染料如植物色素通常较不稳定，而某些合成偶氮染料和分散染料则有较好的耐光性。蓝色和绿色染料通常比红色和黄色更易褪色。物理性能变化随着分子链断裂和氧化反应进行，纤维强度下降，弹性减弱，触感变硬。长期暴露会导致纤维脆化、开裂，最终完全损坏。棉、亚麻等纤维素纤维在紫外线下降解速度通常快于尼龙、涤纶等合成纤维。紫外线对涂料和油漆的影响光激发紫外线被涂层吸收，激发光敏组分键断裂高分子链中的化学键发生断裂氧化反应自由基与氧气反应，加速降解表面性能变化光泽度下降，粉化，颜色变化5保护功能丧失防腐和装饰效果降低，基材暴露涂料在紫外线作用下的主要失效表现是粉化、失光、开裂和变色。粉化是指涂层表面粘合剂降解，颜料颗粒松散并脱落，形成细粉；失光是表面粗糙度增加导致的光泽度下降；开裂则是涂层内部应力释放和收缩不均造成的；变色主要源于颜料分解或树脂黄变。紫外线对建筑材料的影响材料类型紫外线影响表现形式影响程度混凝土表面碳化加速微裂纹增加，强度降低中等石材矿物结晶变化表面粗糙，颜色变化轻微玻璃增塑剂分解透明度降低，黄变中等沥青制品挥发油组分损失硬化，开裂，脆化严重外墙保温材料聚合物基质降解隔热性能下降，寿命缩短严重紫外线对建筑材料的影响在长期接触中尤为明显。混凝土在紫外线作用下表面碳化加速，细微裂纹增加，进而影响其耐久性；石材中的某些矿物在紫外线照射下结晶结构变化，导致表面风化；而沥青和各类聚合物防水材料则极易受紫外线破坏，失去柔韧性和防水功能。现代建筑设计中，紫外线防护已成为重要考量因素。防紫外线涂料、反射涂层和特殊添加剂被广泛应用于建筑外墙、屋顶和外露构件，以延长建筑材料使用寿命、