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紫外可见光谱法在材料耐老化性能检测中的应用 (2)李濠

发布时间：2022-07-19 18:39:39 来源：九头娱乐网

紫外可见光谱法在材料耐老化性能检测中的应用

0 前言

目前，对树脂(乳液)及涂料的耐候性能的测试，采取的主要手段是在紫外老化机中进行加速老化试验，辅之以天然曝晒试验，试验周期长。根据涂料老化机理，主要是涂层吸收紫外光后发生光化学降解反应，使涂膜失光、变色、粉化、变脆、龟裂直至脱落。因此，树脂清漆与紫外光的吸收和老化有着密切的关系，所以试验开展了树脂清漆的紫外吸收与加速老化的对比试验，结果证明它们之间确实有一定的相关性中国涂料在线coatingol.com。因此，在研究涂料配方时首先考察树脂清漆对紫外光的吸收，选出吸收较弱的样品进行涂料配方试验，然后再做加速老化试验。

紫外可见光谱法的特点是能在几个配方中快速筛选出耐老化性能相对优异的配方，改变了目前几个配方的样品必须都进老化箱进行加速试验，经过几周时间的比较，才能筛选出性能优异的配方的现状，大大提高了研发速度，对早出成果、快出成果有着极其重要的意义。

1 试验部分

1.1 试验样品

3种不同牌号的丙烯酸树脂，编号为1#～3#;固化剂。

1.2 试验用仪器和材料

紫外老化机QUV spray，美国产(使用UVB-313灯管，光谱范围275～390 μm);色差仪BYK-6831，德国产;光泽仪BYK gardner，德国产;紫外可见分光光度计7504PC，上海欣茂仪器有限公司;石英比色皿，10 mm;普通玻璃板;铝板，150 mm×75 mm×(2～3)mm;100 μm的湿膜制备器;烘箱;电炉;250 mL玻璃烧杯。

1.3 紫外光谱法涂膜制备

根据各型号树脂的清漆配比配制涂料，用100μm的湿膜制备器在玻璃板上制备涂膜、放入80 ℃的烘箱中烘干，水煮10～30 min后脱膜，将涂膜裁成与比色皿侧面大小相同的长方形条，备用。

1.4 扫描操作

扫描波长范围为200～800 nm，调好仪器零点，把裁好的涂膜贴在比色皿侧面，放入光路，开始扫描，吸收谱图如图1。

1.5 耐老化试验试板的制备

根据各型号树脂的清漆配比配制涂料，先在铝板上喷涂25 μm厚的白漆，再喷涂20 μm厚的各种清漆，标准条件下养护7 d后投入试验。每个样品3块板用于试验，空白板1块用于测试对照。

1.6 耐老化试验

运行条件:60 ℃紫外照射4 h、50 ℃冷凝4 h为一个循环。定时测试每块试板的光泽和色差，绘制失光率-时间曲线和色差-时间曲线如图2和图3。

2 结果与讨论

2.1 3个样品的紫外可见光吸收情况

从图1可看出，1#样品在紫外区的吸收最弱，2#样品次之，3#样品最强，3个样品在可见光区无吸收。

2.2 3个样品的耐老化试验中失光率和色差随时间变化情况

由图2可见，在230 h之前，1#、2#、3#样品的失光率相同，在230 h之后，3个样品的失光率出现了差异，至近900 h时，1#样品失光率为5%，2#样品为20%，3#样品达则到了40%。

从图3可见，1#样品颜色变化最小，2#样品次之，3#样品变化最大。

2.3 紫外吸收强度与失光率和色差的相关性

紫外吸收最弱的样品，在老化过程中的相同时间失光率最小、色差也最小;反之，对紫外光吸收最强的样品，在老化时的同一时间失光率最大、色差也最大。两种方法的试验结果有很好的相关性。

2.4 方法的应用

众所周知，高分子材料的光化学降解反应都是因为吸收紫外光引起的，正是这些光化学反应导致高分子树脂的不断老化直至被破坏。因此，只要考察树脂清漆对紫外光的吸收情况，就可以初步判断涂料耐老化的好坏，用于涂料配方的考察可以加快产品开发速度。

根据两种测试方法在材料耐老化方面的相关性，我们可以用几个小时或是更短的时间做出材料的紫外吸收谱图，根据谱图的吸收情况，就可定性地优选出耐老化性能相对较好的材料，再进一步测试在老化机中能耐受的时限。该方法快捷、准确，是一种高效实用的材料耐老化考察方法。

紫外吸收法不仅可用于树脂或乳液的筛选，在涂料配方的研究中也同样适用。另外，本试验中紫外吸收用的样品是涂膜，我们也可尝试直接测试液体样品的紫外吸收情况，只要选择好溶剂即可，这样省去了制作涂膜的过程。