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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(wǎng)    
時(shí)間：2011-01-19 10:25:15 [收藏]
    紫外線(xiàn)是一種波長(cháng)較短的電磁波，其波長(cháng)范圍在200～400nm之間，被劃分為短波紫外線(xiàn)(UVC)、中波紫外線(xiàn)(UVB)和長(cháng)波紫外線(xiàn)(UVA)。到達地球表面的太陽(yáng)光中，紫外線(xiàn)占5%，...
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        紫外線(xiàn)是一種波長(cháng)較短的電磁波，其波長(cháng)范圍在200～400nm之間，被劃分為短波紫外線(xiàn)(UVC)、中波紫外線(xiàn)(UVB)和長(cháng)波紫外線(xiàn)(UVA)。到達地球表面的太陽(yáng)光中，紫外線(xiàn)占5%，所具有的光能約為301～598kJ/mol。當分子受到紫外線(xiàn)輻射時(shí)，光能大于高分子聚合物自動(dòng)氧化反應活化能(約為42～167kJ/mol)及各種化學(xué)鍵解離能(約為167～418kJ/mol)時(shí)，則分子可能離解，產(chǎn)生自由基。存在不飽和雙鍵時(shí)，則會(huì )引起光聚合致使聚合物的物理力學(xué)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(shí)含羥基分解產(chǎn)物和發(fā)色團的形成又加快了顏色的變化，影響材料的美觀(guān)。紫外屏蔽劑就是設置在聚合物和紫外線(xiàn)輻射之間的一道屏障，是一類(lèi)能夠反射或吸收紫外線(xiàn)的物質(zhì)，可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是有機紫外線(xiàn)屏蔽劑，另一類(lèi)是無(wú)機紫外線(xiàn)屏蔽劑。有機紫外線(xiàn)屏蔽劑因含有芳香環(huán)，不同程序地存在毒性和刺激性等問(wèn)題。與有機紫外線(xiàn)屏蔽劑相比，無(wú)機納米紫外線(xiàn)屏蔽劑具有無(wú)毒、無(wú)味、對皮膚無(wú)刺激性、不分解、不變質(zhì)、熱穩定性好、安全環(huán)保、屏蔽范圍寬且透過(guò)可見(jiàn)光等眾多優(yōu)點(diǎn)。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(xué)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(xiàn)的反射率和吸收率，減小透過(guò)率，從而保護高分子材料免受或少受紫外線(xiàn)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(lián)合中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究人員利用共沉淀法制備不同種類(lèi)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(guò)紫外可見(jiàn)近紅外分光光度計檢測發(fā)現，隨著(zhù)添加的稀土復合物粒徑的減小，在波長(cháng)200～400nm范圍內紫外線(xiàn)透過(guò)率逐漸減小。隨著(zhù)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(guò)大會(huì )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(guò)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(yōu)異、揮發(fā)性有機化合物含量低、不含重金屬離子。上述環(huán)保型稀土紫外線(xiàn)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(xiàn)屏蔽率并保持較高的透明性，可延長(cháng)涂料的使用壽命。
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