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PC/ABS耐光照老化的秘密

作者:admin    添加時間:2014-08-04 04:13:35    瀏覽量:10466

相信不少細心的同學會發現,一般由塑料制成的汽車內外飾件經過光照老化后,容易發生褪色、表面光澤降低,皮紋丟失等現象,這就是光照老化現象。

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太陽光照射至地球表面,被臭氧層吸收后所剩余的紫外部分,以及波長為290-400nm的輻射,會引發塑料的降解。PC/ABS同樣避免不了光照后的加速老化,影響到外觀及其性能,如何改善PC/ABS的耐光照老化性?那么就讓小編帶你破解PC/ABS耐光照老化的秘密吧!

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一、首先,我們來了解下市面上有哪些常用的紫外吸收劑?

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① 二苯甲酮類:主要吸收位于波長260nm附近,給電子取代基可以使它的吸收向長波方向移動至300-400nm范圍內,使總的紫外吸收增高。

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② 2-羥苯基苯并三唑類:這類紫外線吸收劑在300-385nm內有較高的吸光指數,接近于理想吸收劑的要求。它的作用機理是將吸收的光能轉化為熱能,也是基于互變異構體。由于其分子量較小,容易向表面遷移,揮發后效率大大降低。

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③ 受阻胺(HALS)類:受阻胺與紫外穩定劑的作用方式不同,而是通過捕獲自由基、分解氫過氧化物和傳遞激發態分子的能量等多種途徑來抑制光氧降解反應。受阻胺對塑料的光穩定化作用常是其他紫外穩定劑的2~4倍。

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④ 炭黑:最好的紫外吸收劑,能夠把光能轉化為熱能,保護塑料表面免遭一定波長的射線照射,其防護作用的效率,取決于炭黑的粒徑、結構和表面化學性。當炭黑的粒徑較小時,因表面積增大,其吸收光或遮光能力增加,故紫外線防護作用增強,當粒徑小于20nm以后,其防護作用趨于同一水平。

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二、我們把PC/ABS分解一下,來單獨看看ABS和PC的耐光照老化性。

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1、ABS的光穩定化

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ABS的光老化降解,開始是發生于表面的,隨后力學性能很快加速惡化,苯并三唑能夠保護ABS的深層,而受阻胺(HALS)則可以保護ABS的表層。因此, HALS與苯并三唑的復配使用,可獲得真正的協同效應,最大限度賦予ABS良好的光穩定性,如表1所示。

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表1 2mm厚注塑ABS樣板經光照后貯存于暗處的顏色變化

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光穩定劑 黃度指數
最初值 光照100h后 光照100h在貯存暗處10個月后
(黃度指數變化) (黃度指數變化)
10 28 46
0.5%HALS-8+0.5%UVA-1 16 4 12
0.5%HALS-1+0.5%UVA-1 15 7 25

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注:1. 采用Weather-Ometer WRC600 人工老化箱,不噴水,黑板溫度約53℃

2. 黃度指數按ASTM D1925-70執行

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2、PC的光穩定化

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PC收到紫外輻照時,吸收紫外光線后,自身能夠形成強烈吸收紫外光的物質,所以PC的降解一般局限于表層250μm以內。據研究,PC對波長360nm的紫外光有吸收,但其強吸收區是在波長300nm以下。

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另外,PC光照老化時生成的各種化學基團,雖然不直接與環境中存在的水發生反應,但是,在PC分子鏈斷裂時形成的極性基團非常有利于水的穿透,結果使PC水解而釋放出低聚物和雙酚A,這些物質更容易被氧化,所以水解會大大提高PC的光照老化速度。因此,當PC較長時間被輻照時,光照和水的協同老化作用就顯得更加明顯。

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PC光照老化后,首先發生變化的是顏色和光澤。大量的實驗證明,在延緩PC發黃方面,2-(2’-羥苯基)苯并三唑的效果是最佳的,如圖1所示。

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2mm厚PC樣板的黃變情況(采用Xenotest 1200老化箱,不噴水,黑板溫度約53℃)

a:無光穩定劑

b:PC-0.25% UVA-25

c:PC-0.25% UVA-23

d:PC-0.25% UVA-1

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需要注意的是:受阻胺(HALS)是禁止使用在PC/ABS中的,在一般情況下,堿性化合物的胺類會大大加速PC的分解,在干態的光照條件下,雖然能夠部分提高PC/ABS的光照老化性能,但是,將使用了受阻胺(HALS)的PC/ABS放在高溫高濕的條件下,PC/ABS基材會嚴重發泡,面目全非,無任何使用性能,如圖2所示。

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顯而易見,如果要提高PC/ABS的光照老化性能,則需結合PC和ABS各自的耐光照老化性能,選用高低分子量及不同種類的苯并三唑和二苯甲酮進行復配,如果是深色的制品,加入一些耐候性能優越的炭黑,這樣的協同作用,才能使PC/ABS具有良好的光照老化性能。

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