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稀土復(fù)合物在水性聚氨酯涂料中的紫外屏蔽研究

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2011-01-19 10:25:15 [收藏]
    紫外線是一種波長較短的電磁波，其波長范圍在200～400nm之間，被劃分為短波紫外線(UVC)、中波紫外線(UVB)和長波紫外線(UVA)。到達(dá)地球表面的太陽光中，紫外線占5%，...
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        紫外線是一種波長較短的電磁波，其波長范圍在200～400nm之間，被劃分為短波紫外線(UVC)、中波紫外線(UVB)和長波紫外線(UVA)。到達(dá)地球表面的太陽光中，紫外線占5%，所具有的光能約為301～598kJ/mol。當(dāng)分子受到紫外線輻射時(shí)，光能大于高分子聚合物自動(dòng)氧化反應(yīng)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(tuán)的形成又加快了顏色的變化，影響材料的美觀。紫外屏蔽劑就是設(shè)置在聚合物和紫外線輻射之間的一道屏障，是一類能夠反射或吸收紫外線的物質(zhì)，可分為兩類，一類是有機(jī)紫外線屏蔽劑，另一類是無機(jī)紫外線屏蔽劑。有機(jī)紫外線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題。與有機(jī)紫外線屏蔽劑相比，無機(jī)納米紫外線屏蔽劑具有無毒、無味、對(duì)皮膚無刺激性、不分解、不變質(zhì)、熱穩(wěn)定性好、安全環(huán)保、屏蔽范圍寬且透過可見光等眾多優(yōu)點(diǎn)。稀土元素具有獨(dú)特的外電子層結(jié)構(gòu)，顯示出既豐富又獨(dú)特的物理-化學(xué)特性，如果將稀土元素制備成紫外屏蔽劑，就可以增加紫外線的反射率和吸收率，減小透過率，從而保護(hù)高分子材料免受或少受紫外線的傷害。

        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的稀土復(fù)合物。將稀土復(fù)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(duì)涂料紫外屏蔽性能的影響。通過紫外可見近紅外分光光度計(jì)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，隨著添加的稀土復(fù)合物粒徑的減小，在波長200～400nm范圍內(nèi)紫外線透過率逐漸減小。隨著添加量增加，均能使涂層的紫外屏蔽性得到提高，但添加量過大會(huì)影響涂料的流平性。SEM分析表明，稀土復(fù)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(dá)到90%以上。通過掃描電鏡照片和涂料的基本性能測(cè)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(jī)械性能優(yōu)異、揮發(fā)性有機(jī)化合物含量低、不含重金屬離子。上述環(huán)保型稀土紫外線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屏蔽率并保持較高的透明性，可延長涂料的使用壽命。
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