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光稳定剂在聚碳酸酯和改性材料中的应用
与聚丙烯、ABS等树脂比较,聚碳酸酯有相对较好的光氧稳定性能。对于户外长期使用的聚碳酸酯制品,聚碳酸酯能吸收紫外线,并进一步产生可强烈吸收紫外线的结构,使得制品变黄;长期的光氧降解主要发生在聚碳酸酯制品表层,表层光降解表现为透明度下降和力学性能损失。
下面图片为阻燃聚碳酸酯灯壳,经紫外线UVB(313)照射480小时后的黄变状况。
聚碳酸酯PC1100,加入0.1%亚磷酸酯抗氧剂168(上海凯茵化工),加入0.15%受阻酚抗氧剂1076,分别加入不同光稳定剂0.4%,制成标准样条。按照GB/T16422.3,使用UVB(313)紫外老化灯管,60℃、8小时辐射暴露,50℃、4小时无辐射暴露交替进行老化,老化96、192、300、408小时后,测定色泽变化YI和断裂伸长保留率,数据见表7、表8。
表7 聚碳酸酯加入不同光稳定剂、不同老化时间色泽变化YI数据
96h |
192h |
300h |
408h |
|
无光稳定剂 |
10 |
17 |
23 |
29 |
0.4% 紫外线吸收剂UV-329 |
2 |
4 |
5 |
7 |
0.4% 紫外线吸收剂UV-234 |
3 |
4 |
6 |
8 |
0.4% 受阻胺HALS 783 |
6 |
11 |
17 |
23 |
0.4% 受阻胺HALS 944 |
7 |
10 |
15 |
21 |
0.4% UV-329 + 0.1% HALS 944 |
3 |
4 |
5 |
6 |
表8 聚碳酸酯加入不同光稳定剂、不同老化时间断裂伸长保留率(%)数据
96h |
192h |
300h |
408h |
|
无光稳定剂 |
91 |
51 |
26 |
/ |
0.4% 紫外线吸收剂UV-329 |
97 |
88 |
71 |
54 |
0.4% 紫外线吸收剂UV-234 |
95 |
85 |
69 |
56 |
0.4% 受阻胺HALS 783 |
97 |
83 |
67 |
51 |
0.4% 受阻胺HALS 944 |
96 |
82 |
68 |
54 |
0.4% UV-329 + 0.1% HALS 944 |
97 |
90 |
73 |
58 |
对于聚碳酸酯的光氧稳定,使用紫外线吸收剂可以有效地延缓变黄并适当保持强度。紫外线吸收剂和受阻胺HALS类光稳定剂配合使用时,建议使用含有N-烷基或N-烷氧基的受阻氨光稳定剂,而且紫外线吸收剂的质量比例应该高于受阻胺HALS类光稳定剂。
上述PC(进口)/ABS(国产)合金中,ABS树脂包含着丁二烯,其中丁二烯的不饱和双键不稳定,易受引发发生变色现象,特别是在紫外线照射的环境中,制品颜色变黄或者褪色,材料力学性能下降。在不同抗氧剂0.8%的基础上,加入1%紫外线吸收剂UV-329,按照GB/T16422.3,使用UVA(340)紫外老化灯管,60℃、8小时辐射暴露,50℃、4小时无辐射暴露交替进行老化,老化1560小时后,拉伸强度数据见表9。
表9 不同抗氧剂、相同光稳定剂的PC/ABS合金拉伸强度数据
亚磷酸酯168 |
受阻酚1076 |
受阻酚1010 |
168+1076 |
168+1010 |
|
原始拉伸强度,MPa |
51.8 |
53.6 |
55.4 |
56.1 |
56.5 |
老化后拉伸强度,MPa |
19.6 |
30.2 |
31.7 |
28.5 |
30.4 |
拉伸强度保留率,% |
37.84 |
56.34 |
57.22 |
52.5 |
53.8 |
对于长期光老化试验(和热老化试验),亚磷酸酯类抗氧剂没有稳定性作用和贡献;在光稳定剂确定的前提下,光稳定剂和受阻酚抗氧剂的组合,决定制品的光稳定效果;受阻酚抗氧剂1010的有效官能团多、分子量大(1178)的特点,使得这个试验里1010配方的稳定效果最好。
结论
1、添加抗氧剂、光稳定剂于聚碳酸酯和改性材料中,只是提高聚碳酸酯和改性材料耐热、耐氧、耐光稳定性的方法之一;
2、防热氧老化功能,或热稳定性,是聚碳酸酯和改性材料稳定化的基础功能,光稳定功能则是建立在基础功能之上的提高功能;
3、聚碳酸酯和改性材料的光稳定化,应该以紫外线吸收型光稳定剂为主。
4、经试验或实际应用确定的抗氧剂、光稳定剂体系,抗氧剂、光稳定剂只是在确定的条件下才能有确定的作用,确定的条件有微小变化,抗氧剂、光稳定剂的作用与功能可能受到较大影响;
5、国产抗氧剂、光稳定剂品种、数量、质量及使用性能,基本能够满足聚碳酸酯和改性材料的生产和使用需求。
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