擋風(fēng)抑塵板的抗老化性能研究

毛 艷，周 莉

（1. 錦西工業(yè)學(xué)校， 遼寧 錦西121007； 2. 遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

擋風(fēng)抑塵技術(shù)是一種治理露天料場揚(yáng)塵污染，減小經(jīng)濟(jì)損失和物料浪費(fèi)的一項(xiàng)雙收益工程[1]，其主體結(jié)構(gòu)是用一些工業(yè)材料制備而成的防風(fēng)抑塵板。不飽和聚酯樹脂擋風(fēng)抑塵板是其中一種。

不飽和聚酯樹脂固化后，在露天的放置或使用中，容易受到空氣中的氧和臭氧的作用，紫外線的照射以及雨水的侵蝕而發(fā)生龜裂、顏色變黃、強(qiáng)度下降等老化現(xiàn)象，使得其產(chǎn)品使用壽命大大縮短，如何進(jìn)行有效地對不飽和聚酯樹脂進(jìn)行防老化是該樹脂及其樹脂類復(fù)合材料能夠得到廣泛應(yīng)用的前提，因此研究不飽和聚酯樹脂的防老化非常重要[2-4]。

對不飽和聚酯樹脂的防老化主要是通過加入外界的助劑來進(jìn)行改善的，對于紫外線照射的光老化，是不飽和聚酯樹脂老化的主要因素[5]，可以在樹脂中加入光穩(wěn)定劑也就是紫外線吸收劑，紫外線吸收劑與樹脂的相容性較好，能很好的溶于樹脂中，它能夠吸收大量的紫外線并將吸收的光能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌哪芰康男问脚懦?。對于空氣中的氧氣和臭氧造成的樹脂的氧化而產(chǎn)生的過氧化基團(tuán)產(chǎn)生的自由基，利用加入含硫含磷的化合物來中斷自由基的進(jìn)一步的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。對于雨水的侵蝕，可以在制品的表面覆蓋上防水性能優(yōu)良的膠衣層樹脂，防止老化的發(fā)生。

孟江燕、王云英等人在通用不飽和聚酯樹脂加速老化失效機(jī)理研究中對通用型不飽和聚酯樹脂澆注體試樣進(jìn)行了人工加速熱氧老化和人工加速氙燈老化實(shí)驗(yàn)，得出紫外線是造成不飽和聚酯樹脂老化的最主要因子[6-8]。

經(jīng)過大量的文獻(xiàn)證實(shí)不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料的老化的主要原因是來自于紫外線的照射，在復(fù)合材料加入紫外線吸收劑，可以吸收部分的紫外線，將這些有害的紫外光轉(zhuǎn)化為能量的形式排放出去，可以起到對材料的保護(hù)。本文選擇紫外線吸收劑UV-9和膠衣樹脂作為抗老化劑研究其對不飽和聚酯樹脂擋風(fēng)抑塵板抗老化性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

191#不飽和聚酯樹脂；固化劑（過氧化甲乙酮）、促進(jìn)劑（異辛酸鈷）；玻璃纖維氈；氫氧化鋁、氫氧化鎂、十溴聯(lián)苯醚；紫外線吸收劑UV-9； 膠衣樹脂

1.2 儀器

北京精雕JD-60V號(hào)設(shè)備切割機(jī)（北京精雕科技有限公司）；WSM-20KN微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)（長春市智能儀器設(shè)備有限公司）；XBJJ計(jì)算機(jī)控制擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)（長春市新科試驗(yàn)儀器設(shè)備有限公司）；紫外燈耐氣候試驗(yàn)箱（金壇市品杰測試儀器有限公司）

1.3 擋風(fēng)抑塵板材質(zhì)的制備

稱取一定量的不飽和聚酯樹脂，加入少量色漿、阻燃劑、抗老化劑，攪拌均勻，然后依次加入的促進(jìn)劑、固化劑，攪勻后與玻璃纖維氈復(fù)合，成型，制備擋風(fēng)抑塵板。

1.4 擋風(fēng)抑塵板性能的測定

（1）拉伸性能測試

拉伸性能測試參照GB/T1447-2005纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗(yàn)方法，由北京精雕JD-60V號(hào)設(shè)備進(jìn)行切割，采用WSM-20KN計(jì)算機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試，測試速度10 mm/min。拉伸樣條總長180 mm、標(biāo)距(50±0.5)mm，中間平行段長度55±0.5 mm，中間平行段寬度(10±0.5)mm，端頭寬度(20±0.5) mm，厚度2～10 mm，每組平行樣條5個(gè)。

（2）沖擊性能測試

沖擊性能測試參照GB/T1451-2005纖維增強(qiáng)塑料簡支梁式?jīng)_擊韌性試驗(yàn)方法，由北京精雕JD-60V號(hào)設(shè)備進(jìn)行切割，采用型號(hào)為XBJJ得計(jì)算機(jī)控制擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測試。沖擊樣條試樣總長(120±1)mm，寬度(10±0.2)mm，厚度6～10 mm，無缺口，每組五個(gè)平行樣條。

（3）老化性能的測試

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T16422-1997實(shí)驗(yàn)室光源曝露試驗(yàn)方法,本實(shí)驗(yàn)在室溫條件下進(jìn)行了人工加速老化試驗(yàn).老化采用紫外線燈源，為了對比照射時(shí)間對材料強(qiáng)度的影響，試樣進(jìn)行了從20 h到200 h等跨距的紫外線照射(跨距為30 h)，并保證每照射時(shí)間組內(nèi)有8個(gè)有效試樣，輻照溫度為50 ℃，對照射后試樣的拉伸強(qiáng)度進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 抗老化劑UV-9對擋風(fēng)抑塵板老化性能影響

加入紫外線吸收劑UV-9的復(fù)合材料在熒光燈照射下，測得其拉伸性能隨照射時(shí)間的變化而變化，具體如表1所示。表1是不同UV-9含量的復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強(qiáng)度隨時(shí)間變化表。圖1是不同UV-9含量的復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強(qiáng)度隨時(shí)間變化曲線。

圖1 不同UV-9含量的復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強(qiáng)度隨時(shí)間變化曲線Fig.1 The change curve of tensile strength .vs time of different UV-9 content on composite materials under the illumination of fluoresvent UV lamp

從圖1中可以看出沒加抗老化劑的復(fù)合材料隨著紫外燈的照射，其拉伸強(qiáng)度在20~50 h出現(xiàn)后固化現(xiàn)象，所以在熒光照射的20~50 h會(huì)出現(xiàn)拉伸強(qiáng)度的上升，隨后隨著照射時(shí)間的增加其拉伸強(qiáng)度下降的較快，加抗老化劑UV-9的這幾組復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度先是隨著照射時(shí)間的增加其拉伸強(qiáng)度逐漸下降，主要是由于開始階段強(qiáng)光的照射再加上噴水，在空氣濕度較大的情況下轉(zhuǎn)為凝露狀態(tài)，此時(shí)的玻璃纖維氈復(fù)合材料板材在水浸泡條件及熒光照射下其力學(xué)性能下降的較快，出現(xiàn)開始階段下降，到達(dá)110 h后出現(xiàn)后由于后固化現(xiàn)象的出現(xiàn)造成拉伸強(qiáng)度的上升。紫外燈照射時(shí)間到達(dá)110 h左右出現(xiàn)了拉伸強(qiáng)度上升，主要是因?yàn)榭估匣瘎┑募尤胛樟艘徊糠值淖贤饩€，將這種對復(fù)合材料有害的紫外線轉(zhuǎn)化為熱量排出，使得后固化現(xiàn)象推遲，隨后拉伸強(qiáng)度逐漸下降，但是由于抗老化劑的加入使得后固化出現(xiàn)后其拉伸強(qiáng)度下降的幅度較小，從而起到保護(hù)材料的目的。

當(dāng)紫外線吸收劑UV-9的含量占樹脂量的0.8%時(shí)，其后固化現(xiàn)象推遲，在110 h拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值79.281 MPa，隨后其拉伸強(qiáng)度在紫外線照射下下降，下降幅度較比其它幾組下降的要少。

表1 不同UV-9含量的復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強(qiáng)度隨時(shí)間變化表Table 1 The change table of tensile strength .vs time of differentUV-9 content on composite materials under the illumination of fluoresvent UV lamp

2.2 膠衣樹脂對擋風(fēng)抑塵板老化性能的影響

膠衣層樹脂是不飽和聚酯樹脂中的一個(gè)特殊品種，主要起保護(hù)制品性能、壽命的作用，它具有良好的耐候、耐水、耐化學(xué)耐沖擊等性能，在加有抗老化劑的制品表面涂一層膠衣樹脂并在紫外線照射下觀察其力學(xué)性能的變化。

圖2 不同含量的UV-9和膠衣樹脂復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強(qiáng)度隨時(shí)間變化曲線Fig.2 The change curve of tensile strength .vs time of different UV-9 and gel coat resin content on composite materials under the illumination of fluoresvent UV lamp

表2是不同含量的UV-9和膠衣樹脂復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強(qiáng)度隨時(shí)間變化表。圖2是不同含量的UV-9和膠衣樹脂復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強(qiáng)度隨時(shí)間變化曲線，由表2和圖2可見，紫外線吸收劑UV-9的加入降低了復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度，但是膠衣樹脂的加入可以提高其拉伸強(qiáng)度，對復(fù)合材料的力學(xué)性能起到增強(qiáng)作用。圖2中加入抗老化劑UV-9較不加抗老化劑的復(fù)合材料其后固化完成之后的拉伸強(qiáng)度下降較小，主要是紫外線吸收劑的加入吸收部分的紫外線而轉(zhuǎn)化為能量排出使得拉伸強(qiáng)度下降較少，但是由于前期受紫外線的照射外加上雨水的浸泡使得加抗老化劑的材料下降較快，膠衣層樹脂本身是一種強(qiáng)度和性能均較高的一種樹脂，它的加入可以防護(hù)復(fù)合材料受外界的侵襲，膠衣樹脂層在玻璃纖維增強(qiáng)塑料中不僅起著裝飾的效果，更重要的是保護(hù)制品免受各種侵襲的影響。這種膠衣樹脂可以通過相鄰大分子鏈間進(jìn)行交聯(lián)固化，也可與單體苯乙烯共聚固化，從而達(dá)到較好的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，具有較大的鍵能，使得拉伸強(qiáng)度提高。

表2 不同含量的UV-9和膠衣樹脂復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強(qiáng)度隨時(shí)間變化表Table 2 The change table of tensile strength .vs time of different UV-9 and gel coat resin content on composite materials under the illumination of fluoresvent UV lamp

3 結(jié) 語

為了改善所制備擋風(fēng)抑塵墻的抗老化性能，采用抗老化劑UV-9和膠衣樹脂對其進(jìn)行了抗老化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：

（1）紫外線吸收劑UV-9的加入吸收了一部分的紫外線，將這種對復(fù)合材料有害的紫外線轉(zhuǎn)化為熱量排出，使得后固化現(xiàn)象推遲，從而達(dá)到保護(hù)材料的目的，在紫外線吸收劑含量在0.8時(shí)，材料的拉伸強(qiáng)度在熒光燈照射下下降較少。

（2）紫外線吸收劑UV-9的加入降低了復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度，但是膠衣樹脂的加入可以提高其拉伸強(qiáng)度，對復(fù)合材料的力學(xué)性能起到增強(qiáng)作用。膠衣樹脂可以保護(hù)復(fù)合材料在后固化之前受到紫外線照射以及雨水侵蝕而帶來的力學(xué)性能的下降。

［1］李立新,張?jiān)伇?“擋風(fēng)抑塵墻” 對粉塵污染的防治[J]．環(huán)境保護(hù)，2005(5)：37-71．

［2］吳世康. 高分子光化學(xué)導(dǎo)論—基礎(chǔ)和應(yīng)用[M]. 北京: 科學(xué)出版社,2003:148-164.

［3］張琦,黃故. 不飽和聚酯基玻璃鋼材料的紫外線老化研究[J]. 天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院, 2007，24(3): 14-23．

［4］黃少儀. 濕熱、亞濕熱地區(qū)氣候環(huán)境條件對高分子材料的影響[J].環(huán)境技術(shù),2002(6): 1-5.

［5］ 劉奎芳,陳潔. 塑料在濕熱和亞濕熱氣候大氣暴露與人工加速試驗(yàn)相關(guān)性探討[J]. 環(huán)境技術(shù), 2001(4): 8-13．

［6］朱春芽,趙晴,孟江燕.不飽和聚酯玻璃鋼人工加速老化研究[J].失效分析與預(yù)防, 2008，3（3）:12-16．

［7］王云英,孟江燕,趙 晴. 191#不飽和聚酯樹脂西部曝曬和人工加速老化的研究[J]. 中國膠粘劑,2008，17(8):34-38．

［8］孟江燕,王云英,趙晴,杜武青.通用不飽和聚酯加速老化失效機(jī)理研究[J].失效分析與預(yù)防,2009,4（2）:69-70．