挡风抑尘板的抗老化性能研究

2013-09-04毛艳，周莉

当代化工 2013年10期

毛艳，周莉

（1. 锦西工业学校，辽宁锦西121007； 2. 辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001）

挡风抑尘技术是一种治理露天料场扬尘污染，减小经济损失和物料浪费的一项双收益工程[1]，其主体结构是用一些工业材料制备而成的防风抑尘板。不饱和聚酯树脂挡风抑尘板是其中一种。

不饱和聚酯树脂固化后，在露天的放置或使用中，容易受到空气中的氧和臭氧的作用，紫外线的照射以及雨水的侵蚀而发生龟裂、颜色变黄、强度下降等老化现象，使得其产品使用寿命大大缩短，如何进行有效地对不饱和聚酯树脂进行防老化是该树脂及其树脂类复合材料能够得到广泛应用的前提，因此研究不饱和聚酯树脂的防老化非常重要[2-4]。

对不饱和聚酯树脂的防老化主要是通过加入外界的助剂来进行改善的，对于紫外线照射的光老化，是不饱和聚酯树脂老化的主要因素[5]，可以在树脂中加入光稳定剂也就是紫外线吸收剂，紫外线吸收剂与树脂的相容性较好，能很好的溶于树脂中，它能够吸收大量的紫外线并将吸收的光能转变为其它的能量的形式排出。对于空气中的氧气和臭氧造成的树脂的氧化而产生的过氧化基团产生的自由基，利用加入含硫含磷的化合物来中断自由基的进一步的链式反应。对于雨水的侵蚀，可以在制品的表面覆盖上防水性能优良的胶衣层树脂，防止老化的发生。

孟江燕、王云英等人在通用不饱和聚酯树脂加速老化失效机理研究中对通用型不饱和聚酯树脂浇注体试样进行了人工加速热氧老化和人工加速氙灯老化实验，得出紫外线是造成不饱和聚酯树脂老化的最主要因子[6-8]。

经过大量的文献证实不饱和聚酯树脂复合材料的老化的主要原因是来自于紫外线的照射，在复合材料加入紫外线吸收剂，可以吸收部分的紫外线，将这些有害的紫外光转化为能量的形式排放出去，可以起到对材料的保护。本文选择紫外线吸收剂UV-9和胶衣树脂作为抗老化剂研究其对不饱和聚酯树脂挡风抑尘板抗老化性能的影响。

1 实验部分

1.1 实验原料

191#不饱和聚酯树脂；固化剂（过氧化甲乙酮）、促进剂（异辛酸钴）；玻璃纤维毡；氢氧化铝、氢氧化镁、十溴联苯醚；紫外线吸收剂UV-9；胶衣树脂

1.2 仪器

北京精雕JD-60V号设备切割机（北京精雕科技有限公司）；WSM-20KN微机控制电子万能试验机（长春市智能仪器设备有限公司）；XBJJ计算机控制摆锤冲击试验机（长春市新科试验仪器设备有限公司）；紫外灯耐气候试验箱（金坛市品杰测试仪器有限公司）

1.3 挡风抑尘板材质的制备

称取一定量的不饱和聚酯树脂，加入少量色浆、阻燃剂、抗老化剂，搅拌均匀，然后依次加入的促进剂、固化剂，搅匀后与玻璃纤维毡复合，成型，制备挡风抑尘板。

1.4 挡风抑尘板性能的测定

（1）拉伸性能测试

拉伸性能测试参照GB/T1447-2005纤维增强塑料拉伸性能试验方法，由北京精雕JD-60V号设备进行切割，采用WSM-20KN计算机控制电子万能试验机进行测试，测试速度10 mm/min。拉伸样条总长180 mm、标距(50±0.5)mm，中间平行段长度55±0.5 mm，中间平行段宽度(10±0.5)mm，端头宽度(20±0.5) mm，厚度2～10 mm，每组平行样条5个。

（2）冲击性能测试

冲击性能测试参照GB/T1451-2005纤维增强塑料简支梁式冲击韧性试验方法，由北京精雕JD-60V号设备进行切割，采用型号为XBJJ得计算机控制摆锤冲击试验机上进行测试。冲击样条试样总长(120±1)mm，宽度(10±0.2)mm，厚度6～10 mm，无缺口，每组五个平行样条。

（3）老化性能的测试

根据标准GB/T16422-1997实验室光源曝露试验方法,本实验在室温条件下进行了人工加速老化试验.老化采用紫外线灯源，为了对比照射时间对材料强度的影响，试样进行了从20 h到200 h等跨距的紫外线照射(跨距为30 h)，并保证每照射时间组内有8个有效试样，辐照温度为50 ℃，对照射后试样的拉伸强度进行测试。

2 结果与讨论

2.1 抗老化剂UV-9对挡风抑尘板老化性能影响

加入紫外线吸收剂UV-9的复合材料在荧光灯照射下，测得其拉伸性能随照射时间的变化而变化，具体如表1所示。表1是不同UV-9含量的复合材料在荧光紫外灯照射下拉伸强度随时间变化表。图1是不同UV-9含量的复合材料在荧光紫外灯照射下拉伸强度随时间变化曲线。

图1 不同UV-9含量的复合材料在荧光紫外灯照射下拉伸强度随时间变化曲线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

从图1中可以看出没加抗老化剂的复合材料随着紫外灯的照射，其拉伸强度在20~50 h出现后固化现象，所以在荧光照射的20~50 h会出现拉伸强度的上升，随后随着照射时间的增加其拉伸强度下降的较快，加抗老化剂UV-9的这几组复合材料的拉伸强度先是随着照射时间的增加其拉伸强度逐渐下降，主要是由于开始阶段强光的照射再加上喷水，在空气湿度较大的情况下转为凝露状态，此时的玻璃纤维毡复合材料板材在水浸泡条件及荧光照射下其力学性能下降的较快，出现开始阶段下降，到达110 h后出现后由于后固化现象的出现造成拉伸强度的上升。紫外灯照射时间到达110 h左右出现了拉伸强度上升，主要是因为抗老化剂的加入吸收了一部分的紫外线，将这种对复合材料有害的紫外线转化为热量排出，使得后固化现象推迟，随后拉伸强度逐渐下降，但是由于抗老化剂的加入使得后固化出现后其拉伸强度下降的幅度较小，从而起到保护材料的目的。

当紫外线吸收剂UV-9的含量占树脂量的0.8%时，其后固化现象推迟，在110 h拉伸强度达到最大值79.281 MPa，随后其拉伸强度在紫外线照射下下降，下降幅度较比其它几组下降的要少。

表1 不同UV-9含量的复合材料在荧光紫外灯照射下拉伸强度随时间变化表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 胶衣树脂对挡风抑尘板老化性能的影响

胶衣层树脂是不饱和聚酯树脂中的一个特殊品种，主要起保护制品性能、寿命的作用，它具有良好的耐候、耐水、耐化学耐冲击等性能，在加有抗老化剂的制品表面涂一层胶衣树脂并在紫外线照射下观察其力学性能的变化。

图2 不同含量的UV-9和胶衣树脂复合材料在荧光紫外灯照射下拉伸强度随时间变化曲线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和胶衣树脂复合材料在荧光紫外灯照射下拉伸强度随时间变化表。图2是不同含量的UV-9和胶衣树脂复合材料在荧光紫外灯照射下拉伸强度随时间变化曲线，由表2和图2可见，紫外线吸收剂UV-9的加入降低了复合材料拉伸强度，但是胶衣树脂的加入可以提高其拉伸强度，对复合材料的力学性能起到增强作用。图2中加入抗老化剂UV-9较不加抗老化剂的复合材料其后固化完成之后的拉伸强度下降较小，主要是紫外线吸收剂的加入吸收部分的紫外线而转化为能量排出使得拉伸强度下降较少，但是由于前期受紫外线的照射外加上雨水的浸泡使得加抗老化剂的材料下降较快，胶衣层树脂本身是一种强度和性能均较高的一种树脂，它的加入可以防护复合材料受外界的侵袭，胶衣树脂层在玻璃纤维增强塑料中不仅起着装饰的效果，更重要的是保护制品免受各种侵袭的影响。这种胶衣树脂可以通过相邻大分子链间进行交联固化，也可与单体苯乙烯共聚固化，从而达到较好的交联网络，具有较大的键能，使得拉伸强度提高。

表2 不同含量的UV-9和胶衣树脂复合材料在荧光紫外灯照射下拉伸强度随时间变化表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