聚合型紫外線吸收劑的制備、高分子化及對高分子材料的防護(hù)作用.pdf

1、高分子材料在戶外使用時，易被陽光中的紫外線激發(fā)，發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致聚合物分子結(jié)構(gòu)破壞，材料逐漸泛黃、變脆、龜裂、表面失去光澤、機(jī)械和電性能降低，最后失去使用價值。紫外線吸收劑能有效地防止或延緩上述現(xiàn)象的發(fā)生，延長制品的使用壽命。但一般的小分子紫外線吸收劑易遷移、揮發(fā)、氣化和被溶劑萃取，制備聚合型紫外線吸收劑，使其與其它單體進(jìn)行共聚改性或利用其它化學(xué)物理方法將紫外線吸收劑接枝到聚合物主鏈上，可以克服一般小分子紫外線吸收劑外遷移的缺

2、點(diǎn)，顯示永久的耐光氧老化效果，提高材料的使用壽命。 本文以小分子紫外線吸收劑2，4-二羥基二苯甲酮(UV-0)為起始反應(yīng)物，分別與甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酰氯和3-溴丙烯反應(yīng)制備聚合型紫外線吸收劑2-羥基-4-(3-甲基丙烯酸酯基-2-羥基丙氧基)二苯甲酮(BPMA)、2-羥基-4-甲基丙烯酸酯基二苯甲酮(MHB)和2-羥基-4-烯丙氧基二苯甲酮(BPA)。通過核磁共振氫譜(<'1>H-NMR)、紅外吸收光譜(F

3、T-IR)、紫外吸收光譜(UV-Vis)和元素分析等測試手段表征其結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明成功地合成了目標(biāo)產(chǎn)物。 BPMA與甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚，制備了poly(MMA-co-BPMA)，實(shí)現(xiàn)了BPMA的高分子化：MHB與苯乙烯(St)共聚，制備了poly(St-co-MHB)，實(shí)現(xiàn)了MHB的高分子化。通過轉(zhuǎn)化率、<'1>H-NMR、凝膠滲透色譜(GPC)和UV-Vis測試，研究了聚合過程，表征了共聚物的結(jié)構(gòu)。將poly(MMA—

4、co-BPMA)作為一種大分子紫外線吸收劑使用，并將小分子紫外線吸收劑UV-0以同等比例添加到PVC中，通過溶液成膜法制備共混物薄膜。薄膜在500W紫外燈下輻照326h，并通過不溶物含量、分子量變化和色差分析表征其紫外線破壞情況。結(jié)果表明，在同等紫外線吸收劑含量的情況下，高分子紫外線吸收劑和小分子紫外線吸收劑對聚合物都能起到很好的保護(hù)作用。PVC膜輻照前數(shù)均分子量為7.03×10<'4>，輻照326h后其數(shù)均分子量降為6.19×10<'

5、4>；PVC／poly(MMA-co-BPMA)膜輻照前的數(shù)均分子量為6.87x10<'4>，輻照326h后其數(shù)均分子量變?yōu)?.11×10<'4>。對PVC／poly(MMA-co-BPMA)膜和PVC／UV-0膜在熱水和熱壓條件下進(jìn)行外遷移實(shí)驗(yàn)，用失重法和紫外吸收光譜方法表征共混膜中紫外線吸收劑含量的變化。結(jié)果表明，含大分子紫外線吸收劑的薄膜在遷移實(shí)驗(yàn)前后其質(zhì)量變化很小，而含小分子紫外線吸收劑的薄膜質(zhì)量變化很大；共混膜遷移前后的紫外吸

6、收光譜結(jié)果更能說明，小分子紫外線吸收劑高分子化能很好地解決小分子紫外線吸收劑的外遷移問題。 將紫外線吸收劑原位接枝到聚合物分子鏈上可顯著提高聚合物的抗紫外線能力，同時能解決小分子紫外線吸收劑的外遷移問題。本文研究了聚苯乙烯主鏈上接上BPMA后的抗紫外線性能，并通過熱水遷移實(shí)驗(yàn)研究了原位接枝后紫外線吸收劑的抗遷移性。原位接枝BPMA的聚合物粉體poly(St-co-BPMA)在500W紫外燈下輻照326h，采用不溶物含量測試、比濃

7、增比粘度測試、重量損失、分子量及其分布和UV-Vis等手段對聚合物紫外線老化情況進(jìn)行表征。結(jié)果表明，將BPMA以共價鍵結(jié)合到聚苯乙烯主鏈上能夠很好地保護(hù)聚苯乙烯免受紫外線破壞，其作用效果與小分子紫外線吸收劑UV-0一樣優(yōu)良。水萃取實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行失重分析和紫外吸收光譜測試，結(jié)果表明共聚物在萃取72h后仍然保持著很強(qiáng)的紫外線吸收能力，而聚苯乙烯與UV-0的共混物的紫外吸收能力降低很大，說明通過共聚手段能很好地解決小分子紫外線吸收劑的外遷移。

8、 本文所研究的三種聚合型紫外線吸收劑中，2-羥基-4-(3-甲基丙烯酸酯基-2-羥基丙氧基)二苯甲酮(BPMA)在比較溫和的條件下即可發(fā)生均聚或共聚反應(yīng)，其合成方法簡單環(huán)保，應(yīng)用十分廣泛；而2-羥基-4-甲基丙烯酸酯基二苯甲酮(MHB)和2-羥基-4-烯丙氧基二苯甲酮(BPA)由于空間位阻作用和自阻聚作用的影響，其自身較難發(fā)生均聚反應(yīng)，與其它單體共聚時條件也比較苛刻，因此較適合在高溫加工中應(yīng)用。本文對聚合型紫外線吸收劑的制備及應(yīng)用進(jìn)