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炭黑在塑料中的紫外线防护作用

2019-04-03 10:38:42

炭黑在塑料中的紫外线防护作用

一般塑料当暴晒与日光中,会因其中紫外线照射而产生光化学降解或光老化现象,因之表面开裂、发脆和力学性能下降。在聚乙烯塑料中,耐光性以高密度聚乙烯最好,低密度聚乙烯次之,甲基分支最多的聚丙烯最差,塑料热稳定性的顺序也是这样。添加炭黑可以显著提高聚乙烯塑料的耐候性,添加炭黑的聚乙烯塑料可以达到25个月。

炭黑作为吸收紫外线吸收剂时,它和抗氧化剂的匹配也是一个很重要的问题,如果加有抗氧化剂的聚丙烯中,炭黑和某些抗氧化剂会发生反应,因而减弱抗氧化剂的功能,是聚丙烯的热杨稳定性变差。

塑料吸收紫外线,紫外线的能力使塑料表面附近的分子分解并产生自由基,生产的自由基及聚合物分子反应,产生过氧基再和聚合物反应而导致聚合物老化。炭黑之所以能够防止塑料因紫外线照射而老化,一方面是因为炭黑能够吸收紫外线,当分撒在塑料中的炭黑聚集体受到紫外线照射时会引起紫外线的散射,然后散射光也被炭黑的聚集体和附聚体吸收,从而使聚合物吸收的紫外线减少。另一方面是因为炭黑的表面羟基等航洋官能团和聚合物受紫外线照射分解后产生的集团反应,从而起到清除这些基团的作用,防止聚合物的进一步分解。

炭黑对紫外线的防护作用,取决于炭黑的粒径,结构和表面化学性。炭黑粒径表小,表面积变大,吸收光能力增加,防紫外线作用增强,但粒径比20-25nm更小时,其防护作用趋同于同一水平,因为粒径过小逆向散射减少,从而向前的光会威胁聚合物的稳定性。结构较低,即聚集体尺寸较小,会增加逆向散射,因此会增加防护作用,这也是结构较低的炭黑趋于焦黑的原因。炭黑表面含氧集团多,即挥发份较高时,能消除聚合物分解时产生的基团,因此防护作用也增强。