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稀土复合物在水性聚氨酯涂料中的紫外屏蔽研究

作者：建筑中国建筑金属结构信息网网    
时间：2011-01-19 10:25:15 [收藏]
    紫外线是一种波长较短的电磁波，其波长范围在200～400nm之间，被划分为短波紫外线(UVC)、中波紫外线(UVB)和长波紫外线(UVA)。到达地球表面的太阳光中，紫外线占5%，...
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        紫外线是一种波长较短的电磁波，其波长范围在200～400nm之间，被划分为短波紫外线(UVC)、中波紫外线(UVB)和长波紫外线(UVA)。到达地球表面的太阳光中，紫外线占5%，所具有的光能约为301～598kJ/mol。当分子受到紫外线辐射时，光能大于高分子聚合物自动氧化反应活化能(约为42～167kJ/mol)及各种化学键解离能(约为167～418kJ/mol)时，则分子可能离解，产生自由基。存在不饱和双键时，则会引起光聚合致使聚合物的物理力学性能恶化，造成老化降解，从而影响高分子材料的使用寿命。同时含羟基分解产物和发色团的形成又加快了颜色的变化，影响材料的美观。紫外屏蔽剂就是设置在聚合物和紫外线辐射之间的一道屏障，是一类能够反射或吸收紫外线的物质，可分为两类，一类是有机紫外线屏蔽剂，另一类是无机紫外线屏蔽剂。有机紫外线屏蔽剂因含有芳香环，不同程序地存在毒性和刺激性等问题。与有机紫外线屏蔽剂相比，无机纳米紫外线屏蔽剂具有无毒、无味、对皮肤无刺激性、不分解、不变质、热稳定性好、安全环保、屏蔽范围宽且透过可见光等众多优点。稀土元素具有独特的外电子层结构，显示出既丰富又独特的物理-化学特性，如果将稀土元素制备成紫外屏蔽剂，就可以增加紫外线的反射率和吸收率，减小透过率，从而保护高分子材料免受或少受紫外线的伤害。

        包头稀土研究院、稀土冶金及功能材料国家工程研究中心联合中国科学院化学研究所研究人员利用共沉淀法制备不同种类的稀土复合物。将稀土复合物添加到水性聚氨酯涂料中，研究了不同粒径、不同添加量对涂料紫外屏蔽性能的影响。通过紫外可见近红外分光光度计检测发现，随着添加的稀土复合物粒径的减小，在波长200～400nm范围内紫外线透过率逐渐减小。随着添加量增加，均能使涂层的紫外屏蔽性得到提高，但添加量过大会影响涂料的流平性。SEM分析表明，稀土复合物粒径在1μm左右，添加量为3%～5%，水性聚氨酯涂料的紫外屏蔽率可达到90%以上。通过扫描电镜照片和涂料的基本性能测试分析表明，稀土紫外屏蔽剂在涂料中的分散性良好。制得的涂层机械性能优异、挥发性有机化合物含量低、不含重金属离子。上述环保型稀土紫外线屏蔽透明水性聚氨酯涂料可以作为建筑玻璃涂料、建筑外墙涂料和木器漆的罩面，可以提高涂料的紫外线屏蔽率并保持较高的透明性，可延长涂料的使用寿命。
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