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提高高聚物耐光性-光化反应的防范策略

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:某些高聚物会吸收光辐射产生光化反应。辐射到地球的光经过大气、水分、尘埃等的吸收,绝大多数被吸收,到达地球表面的日光占总数的5%,属于300~400nm附近的紫外光区。被活化的分子如果不能将它吸收的能量在分子碰撞时传递给另一个分子或以较长的波长重新发射出来,以光或热形式散发掉,被活化的分子会引起它本身或邻近分子的光化反应。如橡胶中加入的抗氧剂苯基乙萘胺增大了橡胶对光的敏感性。

提高高聚物耐光性-光化反应的防范策略

运行在室外的电线电缆,总要受日光的作用。某些高聚物会吸收光辐射产生光化反应。辐射到地球的光经过大气、水分、尘埃等的吸收,绝大多数被吸收,到达地球表面的日光占总数的5%,属于300~400nm附近的紫外光区。这部分光的能量在280~420kJ/mol,因为高分子中共价键的键能通常只有200~600kJ/mol,因此这部分光的能量足以使很多化学键的断裂。

但高聚物对辐射能的吸收是有选择性的,某种结构的高聚物只能对某范围的波长有吸收性的,例如羰基(978-7-111-37877-8-Chapter06-203.jpg)能吸收187~320nm的光;C=C能吸收195~250nm波长的光,C—C能吸收波长135nm的光。因此照射到地球的紫外线,只能为含有醛、酮等羰基以及双键的高聚物吸收,引起光化反应;而不被只含C-C键的聚烯烃所吸收。

当一个分子吸收紫外能,会变成活化分子。被活化的分子如果不能将它吸收的能量在分子碰撞时传递给另一个分子或以较长的波长重新发射出来,以光或热形式散发掉,被活化的分子会引起它本身或邻近分子的光化反应。

涤纶和尼龙,因分子结构中含有羰基,因此其耐光性较差;天然橡胶等二烯烃类橡胶因含有较多的双键对光照也很灵敏,部分降解、部分交联,性能很快变坏而老化。

聚氯乙烯对光照是比较稳定的,并不吸收300~400nm紫外线。但聚氯乙烯热降解或从链脱出HCL后,产生少量双键和羰基,就能吸收紫外线而引起光氧化反应。(www.xing528.com)

饱和烷烃并不吸收日光,因此饱和高聚物如乙丙橡胶丁基橡胶硅橡胶对光比较稳定。但当其含少量羰基、不饱和键、氢过氧化基团、催化剂残基或过渡金属等其他杂质则可促使聚烯烃的光氧化反应。

此外,某些类型的抗氧剂,也能促进聚合物的光降解,如在聚乙烯中,有些酚类和胺类抗氧剂能抑制加工时(140~200℃)的热氧化反应,但又加速了光氧化反应。

聚四氟乙烯和聚三氟氯乙烯对紫外光的作用是稳定的,纯的、不含单体的聚苯乙烯即使在氧存在的情况下对紫外光也是相当稳定的。

对于实际使用的橡皮塑料来说,与纯的高聚物不同,一方面在橡皮和塑料中配合剂可能改变高聚物对光的敏感性。如橡胶中加入的抗氧剂苯基乙萘胺增大了橡胶对光的敏感性。另外,大部分配合剂如炭黑氧化锌、促进剂、自由硫等强烈吸收光能因而保护了聚合物。另一方面对橡胶的硫化,可使橡胶的饱和度增加,导致光敏度降低。但如果硫化形成的硫桥,特别是多硫桥,又增大了橡胶对光的敏感性。

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