1、涂料树脂工艺第七章光稳定剂涂料的稳定性涂料的稳定性树脂光敏性树脂光敏性颜料的光敏性与遮盖力颜料的光敏性与遮盖力稳定剂稳定剂涂膜老化是各种因素的综合作用结果。日光的辐射涂膜老化是各种因素的综合作用结果。日光的辐射是涂膜老化的主要因素。是涂膜老化的主要因素。图图7-17-1电磁波的范围电磁波的范围紫外光对聚合物破坏作用的原因紫外光对聚合物破坏作用的原因日光的光波范围：日光的光波范围：红外光红外光 800 3000 nm 55%可见光可见光 400 800 nm 40%紫外光紫外光 290 400 nm 5%紫外光能量：紫外光能量：4.184.1810105 5J/molJ/mol大多数共价键解离能
2、：大多数共价键解离能：10105 5J/molJ/mol对大部分涂料的涂膜，最易造成破坏的敏感波长：对大部分涂料的涂膜，最易造成破坏的敏感波长：290 290 400 nm400 nm表表7-1 7-1 各种化学键的离解能各种化学键的离解能 图图7-2 7-2 有关电子激发状态的过程：有关电子激发状态的过程：S S0 0基态（单一态），基态（单一态），S S1 1第一激发态（单一态）第一激发态（单一态）T T1 1第一三重态第一三重态 不是每个激发态分子都参与降解反应。不是每个激发态分子都参与降解反应。涂层中光敏基团对紫外光的吸收并不总导致降解：涂层中光敏基团对紫外光的吸收并不总导致降解：大部
3、分纯高分子材料大部分纯高分子材料(PMMA、PE、)对于对于紫外光的辐射比较稳定。紫外光的辐射比较稳定。光敏性杂质正是高分子材料光降解的引发源。光敏性杂质正是高分子材料光降解的引发源。光化学反应光化学反应RHRHRHhn n.光引发光引发+RO2ROOROORHROOHRROOHROOHRORHRRROHHORHHOH链增长链增长.+.+.+.+.+h n nROOROORRROOROORO2RRRR链终止链终止.+.2+.+.ROOROOH歧化歧化hn n.+.能够吸收和反射能够吸收和反射紫外光；紫外光；大部分颜料和无大部分颜料和无机填料。机填料。能够强烈地吸收能够强烈地吸收紫外线，将其转紫
4、外线，将其转变成无害的热能变成无害的热能形式释放出来。形式释放出来。将吸收能量将吸收能量的激发态聚合的激发态聚合物分子的激发物分子的激发能消除，使聚能消除，使聚合合物分子返回低物分子返回低能状态；能状态；有机镍化合有机镍化合物。物。捕获聚合物分子受捕获聚合物分子受到光辐射而离解出到光辐射而离解出的自由基，使其成的自由基，使其成为稳定的化合物；为稳定的化合物；受阻胺（哌啶系、受阻胺（哌啶系、咪唑烷酮系）。咪唑烷酮系）。光光 稳稳 定定 剂剂光屏蔽剂光屏蔽剂紫外线吸收剂紫外线吸收剂猝灭剂猝灭剂自由基捕获剂剂自由基捕获剂剂 光稳定剂的种类光稳定剂的种类紫外线吸收剂：紫外线吸收剂：通过高效吸收对高分子
5、材料有害的紫外线，从而使高分子通过高效吸收对高分子材料有害的紫外线，从而使高分子材料免受光老化的稳定剂。材料免受光老化的稳定剂。紫外线吸收剂的作用机理紫外线吸收剂的作用机理紫外线吸收剂紫外线吸收剂紫外光过滤器紫外光过滤器树脂聚合物的降解速度大大减缓，延长使用寿命。树脂聚合物的降解速度大大减缓，延长使用寿命。紫外线吸收剂的作用机理紫外线吸收剂的作用机理 吸入的能量切断鳌合环，将有害的光能转变成热能吸入的能量切断鳌合环，将有害的光能转变成热能释放出来。释放出来。分子内氢键越强，赋予的稳定化效果越显著。分子内氢键越强，赋予的稳定化效果越显著。常用的紫外光稳定剂：常用的紫外光稳定剂：水杨酸酯类水杨酸酯
6、类二苯甲酮类二苯甲酮类苯并三唑类苯并三唑类紫外线吸收剂的防护效果取决于涂膜的厚度。紫外线吸收剂的防护效果取决于涂膜的厚度。图图7-2 7-2 苯并三唑系紫外线吸收剂在波长苯并三唑系紫外线吸收剂在波长350nm350nm处，处，膜厚对吸收的影响膜厚对吸收的影响含一个羟基：吸收含一个羟基：吸收290290380nm380nm的紫外线，几乎不吸收可的紫外线，几乎不吸收可见光见光 ；含二个羟基含二个羟基：吸收吸收300300400nm400nm的紫外线，吸收一部分可的紫外线，吸收一部分可见光，相容性不如一个羟基的。见光，相容性不如一个羟基的。二苯甲酮类二苯甲酮类XYCOOHORzX:H,OHY:H,O
7、H,OCH3Z:H,SO3H,COOHR:C2-12应用最广的一类紫外光吸收剂应用最广的一类紫外光吸收剂作用机理：作用机理：使用最多的是单羟基产品；使用最多的是单羟基产品；与材料相容性好，色泽低，光稳定性好、毒性低；与材料相容性好，色泽低，光稳定性好、毒性低；用量用量 1.5%对对340nm340nm以下的紫外线有较高的吸收系数；以下的紫外线有较高的吸收系数；吸收紫外光后，分子发生重排吸收紫外光后，分子发生重排 水杨酸酯类水杨酸酯类第一批工业用光稳定剂第一批工业用光稳定剂 OHCOORC(CH3)3C8H17R=H,二苯甲酮结构二苯甲酮结构强烈吸收紫外线，吸收的波长范围增加强烈吸收紫外线，吸收
8、的波长范围增加 与树脂相容性好，低毒，原料易得，价廉；与树脂相容性好，低毒，原料易得，价廉；但能吸收一部分可见光，且有变黄倾向；但能吸收一部分可见光，且有变黄倾向；用量用量1.0%1.0%。OHCOOOHCOOHOHCOOH2hn n+水杨酸苯酯水杨酸苯酯 2,4-2,4-二羟基二苯甲酮二羟基二苯甲酮 2,2-2,2-二羟基二苯甲酮二羟基二苯甲酮 2-羟基苯基苯并三唑衍生物羟基苯基苯并三唑衍生物苯并三唑类苯并三唑类NNNOHRCH3OC8H17R:H,作用机理与二苯甲酮类相似；作用机理与二苯甲酮类相似；主要吸收主要吸收300 300 400nm400nm的光波，着色弊病少；的光波，着色弊病少；
9、与材料相容性好，色泽低，光稳定性好；与材料相容性好，色泽低，光稳定性好；用量用量 0.1 0.1 3%3%NNHONNNHNOh n n放热放热+-对羟基苯甲酸苯酚三氯氧磷氯化锌环丁砜光稳定剂合成示例光稳定剂合成示例 注意事项注意事项 用量尽量少；用量尽量少；吸收波长在吸收波长在290 290 400 nm;400 nm;注意紫外线吸收剂的光分解、光反应性；注意紫外线吸收剂的光分解、光反应性；热稳定性要好，分解反应和挥发性要少；热稳定性要好，分解反应和挥发性要少；与涂料相容性要好；与涂料相容性要好；要无毒，价廉。要无毒，价廉。建议：紫外线吸收剂建议：紫外线吸收剂 与与 其他光稳定剂配合使用：其
10、他光稳定剂配合使用：紫外线吸收剂紫外线吸收剂 +受阻胺类受阻胺类紫外线吸收剂的应用紫外线吸收剂的应用表表 7-4 SANDOZ7-4 SANDOZ公司的紫外线吸收剂公司的紫外线吸收剂应用情况应用情况有效地添加成膜助剂，可较大幅度地降低成膜温度，是改善乳胶漆低温施工性能的有效措施。成膜助剂是一种可以挥发的暂时性增塑剂，能促进乳胶粒子的塑性流动和弹性变形，改善其聚结性，可在广泛的施工温度范围内成膜。其它助剂其它助剂 理想的成膜助剂应具有下列特性：作为聚合物乳液的良溶剂，可降低聚合物的最低成膜温度；在水中溶解性小；具有一定的挥发性，成膜过程中能滞留在涂膜中发挥作用，成膜后全部挥发，不影响涂膜性能；不
11、影响乳液的稳定性。成膜助剂的种类醇类(如苯甲醇)酯醇类(如Texanol酯醇,三甲基戊二醇单异丁酯等)醇醚类(如乙二醇丁醚、丙二醇苯醚等)醇醚酯类(如乙二醇丁醚醋酸酯等)常用的成膜助剂有Texanol酯醇、乙二醇丁醚(EB)、丙二醇苯醚(PPH)。由于以水作溶剂的乳胶漆是细菌霉菌繁殖的理想场所，所以在乳胶漆制造过程中必须加杀菌剂来杀菌或抑制细菌的生成。防霉杀菌剂主要通过阻碍菌体呼吸、干扰病原菌的生物合成、破坏细胞壁的合成、阻碍类脂的合成发挥作用。催干剂能促进涂料中主链双键的氧化，形成过氧键，过氧键分解产生自由基，从而加速交联固化；或者是催干剂本身被氧化生成过氧键，从而产生自由基引发双键的交联。钴催干剂是一种表面催干剂，能显著提高漆膜的固化速度，使用较为广泛的催干剂是环烷酸、辛酸、松香酸和亚油酸的铅盐、钴盐和锰盐。有效地控制乳胶粒尺寸及使乳液稳定一般为水溶性的高聚物，如聚乙烯醇、聚丙烯酸钠等。一部分吸附在乳胶粒表面，一部分溶解在水相。常见的pH缓冲剂有磷酸氢二钠、碳酸氢钠等常见的pH调节剂氢氧化钠、氨水、盐酸等。以水作溶剂的乳胶漆，水占的比例不少，严格地讲生产乳胶漆应该用去离子水或洁净的城市自来水。用水很差，水中含大量钙、镁离子及其它二价金属离子和三价的金属离子。乳液可被电离物质破乳而胶结。如无离子水供应困难，自来水水质很差，可以在配方中用一些六偏磷酸钠或三聚磷酸钠保持稳定性。
