共混-聚改性聚氨酯涂料的光穩(wěn)定性研究.pdf

1、聚氨酯涂料由于具有良好的綜合性能，而廣泛用于國民經濟及國防工業(yè)的諸多領域。盡管聚氨酯涂料具有優(yōu)異的性能，但使用耐久性仍然是共同關心的問題。為有效防止聚氨酯涂料的光老化，人們已經深入研究各種聚氨酯涂料光老化機理，并先后開發(fā)出抗光老化的方法，如添加遮光性顏料及光穩(wěn)定劑，或者對聚氨酯樹脂進行適當改性等。紫外光是聚氨酯涂層光老化的根源，同時也是UV固化涂料的固化能量來源。隨著UV固化涂料技術的發(fā)展，UV固化機理可能成為開發(fā)聚氨酯涂料光穩(wěn)定化的新

2、方法。
　　 本文利用3種UV固化單體(A、B和C)和3種UV固化樹脂(D、E和F)作為改性劑，分別添加到2種不同的聚氨酯涂料體系(PU685和MPU)中，并借助熱分析、UV-Vis、FTIR等手段，分別從改性劑與聚氨酯涂料的相容性及改性涂膜的硬度、光澤度、黃度指數和綜合老化評級等方面，分析了不同聚氨酯涂料體系、改性劑種類及其用量、QUV老化時間等對改性聚氨酯體系的光穩(wěn)定性的影響。實驗結果表明：
　　 ①這6種改性劑與所

3、選的2種聚氨酯涂料具有良好的相容性。
　　 ②QUV老化前，所有添加改性劑聚氨酯樣板與空白樣板的鉛筆硬度相比沒有變化，都是2H。
　　 ③對比PU685和MPU空白樣板經QUV老化1300h后的硬度、光澤度、黃度指數、失光率和表觀形貌等性能，發(fā)現兩者存在顯著的差異：PU685空白樣板老化后都發(fā)生穿透整個涂膜的開裂，硬度從2H下降到HB，失光率為49％，黃度指數為20.6％；而MPU空白樣板老化后沒有發(fā)現開裂現象，硬度僅從

4、2H降為H，失光率為28％，黃度指數為11.2％。由此可見基體樹脂和配方對光穩(wěn)定性具有顯著影響。
　　 ④對PU685改性的最優(yōu)結果為，添加2.5％C可將失光率降為28％，添加1.25％E可將黃度指數降為16.5％；對MPU改性的最優(yōu)結果為，添加2.5％B可將失光率降為17.5％，添加1.25％A可將黃度指數降低到7.6％。可見對不同聚氨酯涂料體系的最優(yōu)保光性和最優(yōu)抗黃變的改性劑不存在共性；即使對同一聚氨酯涂料體系，最優(yōu)保光性和

5、最優(yōu)耐黃變的改性劑也不一致。故特從開裂、失光、黃變和生銹等級提出適合本試驗的評價公式，據此篩選出對PU685和MPU體系最佳的改性劑分別是3.75％A和2.5％B。
　　 ⑤UV-Vis吸收情況表明改性的MPU樣板的UV-Vis最大吸收峰都遠高于空白樣板，其最大吸收峰由大到小依次為MPU-5％B＞MPU-5％D＞MPU-5％C＞MPU-5％F＞MPU-5％E＞MPU-5％A＞MPU-空白。QUV老化1300h后涂膜的老化評定的老

6、化程度由輕到重依次為MPU-5％B＜MPU-5％E＜MPU-空白＜MPU-5％C＜MPU-5％D＜MPU-5％F＜MPU-5％A。對改性樣板紫外線既能促進改性劑的交聯反應，同時也能加速涂膜老化降解反應，當交聯反應占優(yōu)時改性樣板QUV老化后的降解程度會比空白樣板輕，反之亦然。因此，MPU-5％B樣板因為交聯反應對UV的消解能力最強而老化程度最輕，而MPU-5％A樣板則可能由于對UV的消解能力最差而老化最嚴重。
　　 ⑥抽樣觀察聚氨

7、酯空白樣板和改性樣板在QUV老化不同時刻的FTIR吸收光譜，發(fā)現QUV老化后有—OH和—C=O的特征吸收峰，表明它們都發(fā)生不同程度的老化降解；PU685和MPU改性樣板QUV老化1300h后仍能檢測到微量的=CH2特征吸收峰。
　　 ⑦改性劑的作用機理可能是涂膜中的改性劑吸收紫外線發(fā)生交聯固化，以有效緩解UV對基體樹脂的老化降解；也有可能是改性劑與MPU體系的亞磷酸三苯酯抗氧劑可能形成協同效應；還有可能單醌酰亞胺與改性劑發(fā)生加成