丁基膠抗紫外性能研究

摘 要：參照GB/T 23457—2017《預(yù)鋪防水卷材》的相關(guān)規(guī)定，以用于防水卷材的丁基膠為研究對象，分析了不同用量的紫外線吸收劑和光穩(wěn)定劑配合使用對丁基膠抗紫外性能的影響；同時還探討了不同紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑配合使用對丁基膠抗紫外性能的影響；最后，討論了不同顏色丁基膠抗紫外性能的差異。結(jié)果表明，與單一添加紫外線吸收劑或光穩(wěn)定劑相比，二者配合使用更有利于丁基膠抗紫外性能的提高。同時，黑色丁基膠相比較于其它顏色，有更好的抗紫外性能。

關(guān)鍵詞：丁基膠；抗紫外；紫外線吸收劑；光穩(wěn)定劑

中圖分類號：TQ433.4 + 2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-5922（2024）11-0016-04

Study on anti-ultraviolet performance of butyl adhesive

GUO Binghua，SUN Yitong，LI Jiaojiao

（Kangda New Material （Group）Co.，Ltd.，Shanghai 201419，China）

Abstract：With reference of the standard GB/T 23457—2017“Pre-applied waterproofing sheets”，the effects of dif?ferent amounts of ultraviolet absorbers and light stabilizers on the UV resistance of butyl adhesive were analyzed. Atthe same time，the effects of different ultraviolet absorbers and light stabilizers on the ultraviolet resistance of butylrubber were also discussed. Finally，the differences in UV resistance of different colors of butyl glue were discussed.The results showed that the combination of the two was more conducive to the improvement of the UV resistance ofbutyl rubber than the single addition of ultraviolet absorber or light stabilizer. Meanwhile，black butyl adhesive hadbetter UV resistance than other colors.

Key words：butyl adhesive；anti-ultraviolet；UV absorbers；light stabilizer

丁基膠是以丁基橡膠為主體的膠粘劑，由丁基橡膠制成的丁基膠也被廣泛應(yīng)用于光伏、建筑等領(lǐng)域，用于密封、粘接、防水等。丁基橡膠具有相對較弱的抗紫外老化性能，不能長時間暴露在戶外環(huán)境中，否則會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的龜裂、粉化等。原因主要是丁基橡膠分子鏈上含有雙鍵和大量的叔碳原子，在有氧的情況下，紫外線輻照的能量能夠?qū)⑹逄荚拥臍涿摮蔀樘甲杂苫?[1-3] ；與聚合物材料具有較好相容性的紫外吸收劑，可以有效地吸收300～400 nm的紫外線輻射，并將光能轉(zhuǎn)換為熱能釋放 [4] 。受阻胺類光穩(wěn)定劑（HALS）可有效捕獲自由基，猝滅單線態(tài)氧基團(tuán)，抑制紫外誘發(fā)化學(xué)組分轉(zhuǎn)化，從而更好地抑制有機(jī)高分子材料的光解，顯著改善載體材料的抗紫外老化性能 [5] 。本文探究了二苯甲酮類和苯并三唑類紫外線吸收劑以及受阻胺類光穩(wěn)定劑對丁基膠抗紫外性能的影響。分別討論了不同紫外線吸收劑和光穩(wěn)定劑以及二者按照不同比例配合使用后的影響。另外，還探究了不同顏色丁基膠抗紫外性能的差異。

1 實驗部分

1. 1 實驗原料

丁基膠，自制；HDPE片材，青島神盾防水科技有限公司；紫外線吸收劑（326），巴斯夫（中國）有限公司；紫外線吸收劑（531），中國中化集團(tuán)有限公司；光穩(wěn)定劑（770），中國中化集團(tuán)有限公司；光穩(wěn)定劑（292），巴斯夫（中國）有限公司。

1. 2 儀器和設(shè)備

微電腦控制電子萬能試驗機(jī)，協(xié)強(qiáng)儀器制造（上海）有限公司；氙燈老化箱（Q-SUN，Model Xe-3），美國Q-Lab。

1. 3 試驗方法

本文中涉及的丁基膠主要用于預(yù)鋪防水卷材，因此，抗紫外性能的研究參照GB/T 23457—2017《預(yù)鋪防水卷材》進(jìn)行紫外老化、制樣、測試。首先將添加了不同助劑的丁基膠及對比樣除去表面的隔離材料，將膠面朝向光源，放入符合GB/T 16422.2要求的氙弧燈老化儀中，紫外光的波長為300～400 nm，輻照強(qiáng)度為（60±2）W/m 2 ，黑標(biāo)溫度為（65±3）℃，光照的同時，每2 h噴淋18 min，累計輻照時間（4 320±5）min。

老化完成后，測試其與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度，通過老化前、后剝離強(qiáng)度的變化來表征不同助劑對丁基膠的抗紫外性能的影響及差異。

2 結(jié)果與討論

2. 1 不同紫外線吸收劑測試結(jié)果

2. 1. 1 紫外線吸收劑531

圖1顯示了添加不同用量紫外線吸收劑531的丁基膠與后澆混凝土剝離強(qiáng)度的測試結(jié)果。

由圖1可知，隨著紫外線吸收劑531用量的增加，老化后丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度提高，當(dāng)添加量為0.7%時，老化后的剝離強(qiáng)度最高，且高于老化前。當(dāng)用量為0.3%和0.5%時，老化后的剝離強(qiáng)度均低于老化前。因此，如果單一使用紫外線吸收劑531來改善丁基膠的抗紫外性能，其適宜用量為0.7%及以上。

2. 1. 2 紫外線吸收劑326

添加不同用量紫外線吸收劑326的丁基膠與后澆混凝土剝離強(qiáng)度測試結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，與紫外線吸收劑531的作用趨勢類似，隨著紫外線吸收劑326用量的增加，老化后丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度提高，當(dāng)添加量為0.7%時，老化后的剝離強(qiáng)度最高。但是，與紫外線吸收劑531不同的是，在添加量相同的情況下，其老化后的剝離強(qiáng)度均低于老化前，說明單一使用紫外線吸收劑326對丁基膠的抗紫外作用不及531。

2. 2 不同光穩(wěn)定劑測試結(jié)果

2. 2. 1 光穩(wěn)定劑292

添加不同用量光穩(wěn)定劑292的丁基膠與后澆混凝土剝離強(qiáng)度結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，當(dāng)用量從0.3%提高到0.7%時，老化后丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度均有所提高，且均高于老化前。當(dāng)用量為0.3%時，提高幅度最大，約為3.6%。因此，單一使用光穩(wěn)定劑292可以對丁基膠起到相對較好的抗紫外效果。

2. 2. 2 光穩(wěn)定劑770

添加不同用量光穩(wěn)定劑770的丁基膠老化前、后與后澆混凝土剝離強(qiáng)度的結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，與光穩(wěn)定劑292作用趨勢類似，隨著770用量的增加，丁基膠老化后與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度提高，且均高于老化前。當(dāng)770用量為0.7%時，剝離強(qiáng)度提高了22.1%。單一使用光穩(wěn)定劑770也可以對丁基膠起到相對較好的抗紫外效果。

3 紫外線吸收劑和光穩(wěn)定劑配合

3. 1 紫外線吸收劑531和光穩(wěn)定劑770配合不同用量的531和770配合使用后的丁基膠老化前、后與后澆混凝土剝離強(qiáng)度的結(jié)果如圖5所示。

由圖 5 可知，當(dāng) 531 的添加量從 0.3%提高到0.8%，同時770的添加量從0.2%提高到0.6%，老化后丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度均高于老化前，且當(dāng)531和770的用量分別為0.3%和0.2%時，老化后丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度提高最多，提高了32%。與單一添加紫外線吸收劑531或光穩(wěn)定劑770相比，二者配合使用后，一方面大大減少了添加量，另一方面老化后剝離強(qiáng)度也明顯提高。因此，二者搭配使用比單一添加對丁基膠抗紫外性能效果更好。

3. 2 紫外線吸收劑326和光穩(wěn)定劑770搭配

老化前、后丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，326的用量從0.3%提高到0.8%，770的用量從0.2%提高到0.6%，紫外老化后丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度均高于老化前，說明326和770的搭配同樣也對丁基膠的抗紫外性能有貢獻(xiàn)。當(dāng)二者用量分別為0.5%和0.4%時，老化后丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度提高最多，提高了26.5%。因此，與單一添加紫外線吸收劑326或光穩(wěn)定劑770相比，二者配合使用后，也減少了添加量，同時老化后剝離強(qiáng)度也明顯提高。

3. 3 紫外線吸收劑531和光穩(wěn)定劑292配合

不同用量531和292搭配使用的丁基膠老化前、后與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度結(jié)果如圖7所示。

由圖7可知，與531和770及326與770搭配使用的作用趨勢類似，當(dāng)531和292搭配使用時，老化后丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度均高于老化前，當(dāng)且531和292用量為0.3%和0.2%時，老化后的剝離強(qiáng)度提高幅度最大，為29.25%。因此，與單一添加紫外線吸收劑531或光穩(wěn)定劑292相比，二者配合使用后，大大減少了添加量，同時老化后剝離強(qiáng)度也明顯提高。

3. 4 紫外線吸收劑326和光穩(wěn)定劑292搭配

不同用量326和292搭配使用的丁基膠老化前、后與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度結(jié)果如圖8所示。

由圖8可知，326與292搭配使用的作用趨勢與其它組合類似，老化后丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度均高于老化前。不同的是，當(dāng)二者用量分別為0.8%和0.6%時，老化后剝離強(qiáng)度提高的幅度最大，為54.2%。且當(dāng)二者用量分別為0.3%和0.2%，剝離強(qiáng)度提高了29.3%，也明顯高于單一添加。因此，與單一添加紫外線吸收劑326或光穩(wěn)定劑292相比，二者配合使用后，不僅添加量明顯減少，老化后的剝離強(qiáng)度也明顯提高。

4 不同顏色丁基膠

4. 1 不同顏色

不同顏色丁基膠抗紫外性能的差異，結(jié)果如圖9所示。

由圖9可知，在添加量（0.8%）相同的情況下，老化后，黑色丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度明顯高于其他顏色。且老化后的剝離強(qiáng)度也高于老化前。因此，顏料炭黑對丁基膠具有一定的抗紫外性能。

4. 2 鈦白粉

不同用量鈦白粉對丁基膠抗紫外性能的影響，結(jié)果如圖10所示。

由圖10可知，隨著鈦白粉用量的增加，紫外老化后丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度也提高，當(dāng)添加量為7%時，老化后的剝離強(qiáng)度已經(jīng)接近老化前?？梢灶A(yù)見的是，在不考慮成本的前提下，當(dāng)添加量高于7%時，老化后的剝離強(qiáng)度會大概率高于老化前。

4. 3 炭黑

不同用量炭黑對丁基膠抗紫外性能的影響，結(jié)果如圖11所示。

由圖11可知，老化后，炭黑對丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度均有所貢獻(xiàn)，與老化前相比，當(dāng)添加量分別為 3%、5%、7%時，剝離強(qiáng)度分別提高了30%、18%、38%。因此，炭黑對丁基膠的抗紫外性能有一定的幫助，這個變化趨勢與文獻(xiàn)[7]里提到的炭黑對SBR橡膠的影響趨勢一致。但是，隨著炭黑用量的增加，老化前丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度呈下降的趨勢。因此，炭黑的添加量為3%～5%時，可以兼顧老化前、后的剝離強(qiáng)度在相對較高的水平。

5 結(jié)語

（1）單一使用紫外線吸收劑的丁基膠，其抗紫外效果不理想；

（2）單一使用光穩(wěn)定劑的丁基膠的抗紫外效果優(yōu)于單一使用紫外線吸收劑，當(dāng)其用量為0.3%時，即表現(xiàn)出相對較好的抗紫外效果；

（3）當(dāng)紫外線吸收劑和光穩(wěn)定劑配合使用時，老化后丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度提高幅度明顯高于單一使用，且添加量更少；

（4）在相同用量時（0.8%），黑色顏料表現(xiàn)出更好的抗紫外效果。黑色丁基膠老化后與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度明顯高于老化前，也高于其他顏色的丁基膠；

（5）隨著鈦白粉用量的增加，老化后丁基膠與后澆混凝土的剝離強(qiáng)度提高；

（6）炭黑對紫外老化有積極作用，但過量的炭黑對老化前的剝離強(qiáng)度有不利影響。

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