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抗老化防护涂料的制备与性能研究

杨稳华  
【摘要】:高分子材料因具有密度轻、力学性能好、易加工等优点而被广泛应用于工程建设中的诸多领域。然而,高分子材料在紫外线、热、氧等环境因素的作用下,容易发生老化,影响其正常使用。为提高高分子材料的使用寿命,通常采用内掺防老化剂的方法来改善其抗老化性能,但防老剂的加入对制品性能有一定的影响,同时内掺防老化剂对紫外光的防护效果有限。鉴于防老剂内掺法的不足,本文制备了抗老化防护涂料用于高分子材料表面,以期改善高分子材料的抗热氧和光氧老化性能。本文采用有机硅溶液作为成膜物质,通过加入不同种类的抗氧剂和光稳定剂制备了抗热氧和抗光氧老化防护涂料。选用聚氯乙烯(PVC)片材和硅酮密封胶作为防护对象,通过力学性能测试、傅里叶红外光谱分析和热重分析的方法评价了不同类型的抗氧剂和光稳定剂制备的防老化涂料对热氧老化和光氧老化的防护效果,确定了防老化涂料的组成和配方。主要研究结论如下:(1)选用三种抗氧剂(抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂168)分别与有机硅溶液复合制备了不同种类的抗热氧老化涂料。分别将其施涂于PVC基材表面,热氧老化后的力学性能测试表明:三种抗热氧老化防护涂料均能增大老化后PVC的抗拉强度保留率和断裂伸长率保留率,但改善效果有明显差异,其中抗氧剂1010与有机硅溶液复合涂料对PVC抗热氧老化性能的改善作用最为优良,抗氧剂1010的适宜掺量为3%。(2)选用三种光稳定剂(UV531、UV770和水杨酸)分别与有机硅溶液复合制备了不同种类的抗光氧老化防护涂料。分别将其施涂于PVC基材表面,光氧老化后的力学性能测试表明:三种抗光氧老化防护涂料对PVC抗光氧老化性能的改善均具有良好效果,其中UV770与有机硅溶液复合涂料对PVC耐紫外老化性能的改善作用最为显著,光稳定剂UV770的适宜掺量为4%。(3)与单掺UV770的抗光氧老化防护涂料相比,抗氧剂1010、UV770与有机硅溶液复合制备的抗老化防护涂料能更有效地提高PVC紫外老化后的抗拉强度保留率和断裂伸长率保留率,抗氧剂1010和光稳定剂UV770并用具有一定的协同效应。(4)将抗氧剂1010、光稳定剂UV770分别与有机硅溶液制备的抗热氧及抗光氧防护涂料施涂于硅酮密封胶表面,热氧或光氧老化后的力学性能测试表明:两种抗老化防护涂料均能提高硅酮密封胶热氧或光氧老化后的抗拉强度保留率和断裂伸长率保留率,有效抑制硅酮密封胶的老化。其中抗热氧老化涂料中抗氧剂1010的适宜掺量为3%,抗光氧老化涂料中的光稳定剂UV770的适宜掺量也为3%。(5)与单掺UV770的防老化涂料相比,抗氧剂1010、光稳定剂UV770与有机硅溶液复合制备的抗老化防护涂料能更有效地提高硅酮密封胶光氧老化后的抗拉强度保留率和断裂伸长率保留率。质量溶胀率试验也表明抗老化防护涂料有效抑制了硅酮密封胶老化过程中的交联反应。(6)FTIR分析表明,PVC热氧老化后,C=O含量增加、-CH_2-含量减少,将抗氧剂1010制备的防老化涂料涂覆于PVC表面,有效抑制了PVC分子结构中的C=O含量的增加和-CH_2-含量的减少;硅酮密封胶光氧老化后Si-CH_3、Si-(CH3)_3含量减少,Si-O-Si含量增加,将抗氧剂1010和光稳定剂UV770复掺的防老化涂料涂覆于硅酮密封胶表面,有效抑制了硅酮密封胶光氧老化后Si-CH_3、Si-(CH3)_3含量的减少和Si-O-Si含量的增加。(7)TG-DTG分析表明,老化后硅酮密封胶的热分解温度提高,抗氧剂1010与UV770复掺制备的抗光热老化涂料能抑制老化后硅酮密封胶热分解温度的升高,较好地避免了硅酮密封胶的老化。


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