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稀土復合物在水性聚氨酯涂料中的紫外屏蔽研究

作者：建筑鋼結構網    
時間：2011-01-19 10:25:15 [收藏]
    紫外線是一種波長較短的電磁波，其波長范圍在200～400nm之間，被劃分為短波紫外線(UVC)、中波紫外線(UVB)和長波紫外線(UVA)。到達地球表面的太陽光中，紫外線占5%，...
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        紫外線是一種波長較短的電磁波，其波長范圍在200～400nm之間，被劃分為短波紫外線(UVC)、中波紫外線(UVB)和長波紫外線(UVA)。到達地球表面的太陽光中，紫外線占5%，所具有的光能約為301～598kJ/mol。當分子受到紫外線輻射時，光能大于高分子聚合物自動氧化反應活化能(約為42～167kJ/mol)及各種化學鍵解離能(約為167～418kJ/mol)時，則分子可能離解，產生自由基。存在不飽和雙鍵時，則會引起光聚合致使聚合物的物理力學性能惡化，造成老化降解，從而影響高分子材料的使用壽命。同時含羥基分解產物和發色團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，可分為兩類，一類是有機紫外線屏蔽劑，另一類是無機紫外線屏蔽劑。有機紫外線屏蔽劑因含有芳香環，不同程序地存在毒性和刺激性等問題。與有機紫外線屏蔽劑相比，無機納米紫外線屏蔽劑具有無毒、無味、對皮膚無刺激性、不分解、不變質、熱穩定性好、安全環保、屏蔽范圍寬且透過可見光等眾多優點。稀土元素具有獨特的外電子層結構，顯示出既豐富又獨特的物理-化學特性，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，減小透過率，從而保護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家工程研究中心聯合中國科學院化學研究所研究人員利用共沉淀法制備不同種類的稀土復合物。將稀土復合物添加到水性聚氨酯涂料中，研究了不同粒徑、不同添加量對涂料紫外屏蔽性能的影響。通過紫外可見近紅外分光光度計檢測發現，隨著添加的稀土復合物粒徑的減小，在波長200～400nm范圍內紫外線透過率逐漸減小。隨著添加量增加，均能使涂層的紫外屏蔽性得到提高，但添加量過大會影響涂料的流平性。SEM分析表明，稀土復合物粒徑在1μm左右，添加量為3%～5%，水性聚氨酯涂料的紫外屏蔽率可達到90%以上。通過掃描電鏡照片和涂料的基本性能測試分析表明，稀土紫外屏蔽劑在涂料中的分散性良好。制得的涂層機械性能優異、揮發性有機化合物含量低、不含重金屬離子。上述環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，可延長涂料的使用壽命。
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