聚合型紫外線(xiàn)吸收劑的制備、高分子化及對(duì)高分子材料的防護(hù)作用.pdf

1、高分子材料在戶(hù)外使用時(shí)，易被陽(yáng)光中的紫外線(xiàn)激發(fā)，發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致聚合物分子結(jié)構(gòu)破壞，材料逐漸泛黃、變脆、龜裂、表面失去光澤、機(jī)械和電性能降低，最后失去使用價(jià)值。紫外線(xiàn)吸收劑能有效地防止或延緩上述現(xiàn)象的發(fā)生，延長(zhǎng)制品的使用壽命。但一般的小分子紫外線(xiàn)吸收劑易遷移、揮發(fā)、氣化和被溶劑萃取，制備聚合型紫外線(xiàn)吸收劑，使其與其它單體進(jìn)行共聚改性或利用其它化學(xué)物理方法將紫外線(xiàn)吸收劑接枝到聚合物主鏈上，可以克服一般小分子紫外線(xiàn)吸收劑外遷移的缺

2、點(diǎn)，顯示永久的耐光氧老化效果，提高材料的使用壽命。 本文以小分子紫外線(xiàn)吸收劑2，4-二羥基二苯甲酮(UV-0)為起始反應(yīng)物，分別與甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酰氯和3-溴丙烯反應(yīng)制備聚合型紫外線(xiàn)吸收劑2-羥基-4-(3-甲基丙烯酸酯基-2-羥基丙氧基)二苯甲酮(BPMA)、2-羥基-4-甲基丙烯酸酯基二苯甲酮(MHB)和2-羥基-4-烯丙氧基二苯甲酮(BPA)。通過(guò)核磁共振氫譜(<'1>H-NMR)、紅外吸收光譜(F

3、T-IR)、紫外吸收光譜(UV-Vis)和元素分析等測(cè)試手段表征其結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明成功地合成了目標(biāo)產(chǎn)物。 BPMA與甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚，制備了poly(MMA-co-BPMA)，實(shí)現(xiàn)了BPMA的高分子化：MHB與苯乙烯(St)共聚，制備了poly(St-co-MHB)，實(shí)現(xiàn)了MHB的高分子化。通過(guò)轉(zhuǎn)化率、<'1>H-NMR、凝膠滲透色譜(GPC)和UV-Vis測(cè)試，研究了聚合過(guò)程，表征了共聚物的結(jié)構(gòu)。將poly(MMA—

4、co-BPMA)作為一種大分子紫外線(xiàn)吸收劑使用，并將小分子紫外線(xiàn)吸收劑UV-0以同等比例添加到PVC中，通過(guò)溶液成膜法制備共混物薄膜。薄膜在500W紫外燈下輻照326h，并通過(guò)不溶物含量、分子量變化和色差分析表征其紫外線(xiàn)破壞情況。結(jié)果表明，在同等紫外線(xiàn)吸收劑含量的情況下，高分子紫外線(xiàn)吸收劑和小分子紫外線(xiàn)吸收劑對(duì)聚合物都能起到很好的保護(hù)作用。PVC膜輻照前數(shù)均分子量為7.03×10<'4>，輻照326h后其數(shù)均分子量降為6.19×10<'

5、4>；PVC／poly(MMA-co-BPMA)膜輻照前的數(shù)均分子量為6.87x10<'4>，輻照326h后其數(shù)均分子量變?yōu)?.11×10<'4>。對(duì)PVC／poly(MMA-co-BPMA)膜和PVC／UV-0膜在熱水和熱壓條件下進(jìn)行外遷移實(shí)驗(yàn)，用失重法和紫外吸收光譜方法表征共混膜中紫外線(xiàn)吸收劑含量的變化。結(jié)果表明，含大分子紫外線(xiàn)吸收劑的薄膜在遷移實(shí)驗(yàn)前后其質(zhì)量變化很小，而含小分子紫外線(xiàn)吸收劑的薄膜質(zhì)量變化很大；共混膜遷移前后的紫外吸

6、收光譜結(jié)果更能說(shuō)明，小分子紫外線(xiàn)吸收劑高分子化能很好地解決小分子紫外線(xiàn)吸收劑的外遷移問(wèn)題。 將紫外線(xiàn)吸收劑原位接枝到聚合物分子鏈上可顯著提高聚合物的抗紫外線(xiàn)能力，同時(shí)能解決小分子紫外線(xiàn)吸收劑的外遷移問(wèn)題。本文研究了聚苯乙烯主鏈上接上BPMA后的抗紫外線(xiàn)性能，并通過(guò)熱水遷移實(shí)驗(yàn)研究了原位接枝后紫外線(xiàn)吸收劑的抗遷移性。原位接枝BPMA的聚合物粉體poly(St-co-BPMA)在500W紫外燈下輻照326h，采用不溶物含量測(cè)試、比濃

7、增比粘度測(cè)試、重量損失、分子量及其分布和UV-Vis等手段對(duì)聚合物紫外線(xiàn)老化情況進(jìn)行表征。結(jié)果表明，將BPMA以共價(jià)鍵結(jié)合到聚苯乙烯主鏈上能夠很好地保護(hù)聚苯乙烯免受紫外線(xiàn)破壞，其作用效果與小分子紫外線(xiàn)吸收劑UV-0一樣優(yōu)良。水萃取實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行失重分析和紫外吸收光譜測(cè)試，結(jié)果表明共聚物在萃取72h后仍然保持著很強(qiáng)的紫外線(xiàn)吸收能力，而聚苯乙烯與UV-0的共混物的紫外吸收能力降低很大，說(shuō)明通過(guò)共聚手段能很好地解決小分子紫外線(xiàn)吸收劑的外遷移。

8、 本文所研究的三種聚合型紫外線(xiàn)吸收劑中，2-羥基-4-(3-甲基丙烯酸酯基-2-羥基丙氧基)二苯甲酮(BPMA)在比較溫和的條件下即可發(fā)生均聚或共聚反應(yīng)，其合成方法簡(jiǎn)單環(huán)保，應(yīng)用十分廣泛；而2-羥基-4-甲基丙烯酸酯基二苯甲酮(MHB)和2-羥基-4-烯丙氧基二苯甲酮(BPA)由于空間位阻作用和自阻聚作用的影響，其自身較難發(fā)生均聚反應(yīng)，與其它單體共聚時(shí)條件也比較苛刻，因此較適合在高溫加工中應(yīng)用。本文對(duì)聚合型紫外線(xiàn)吸收劑的制備及應(yīng)用進(jìn)