TGA-FTIR联用分析近视太阳镜在自然老化和氙灯老化后的色极限变化

2020-07-27彭全宋磊石兴凤

商品与质量 2020年17期

彭全宋磊石兴凤

重庆市计量质量检测研究院轻工中心重庆 401123

近视太阳镜是一种具有近视眼镜和太阳镜两种功能的眼镜，在太阳镜的遮阳功能的基础上增加了矫正视力的功能，势必对质量有更高的要求。另外，镜片由树脂做成，普通的平光太阳镜会因为温度、湿度和氧气的作用下出现老化现象，导致平光的太阳镜增加了一定的屈光度。然而，近视太阳镜长期暴露于强烈日光下，树脂镜片会产生不同程度的老化，产品的色极限等关键指标可能会受到一定的影响。据文献报道，聚碳酸酯PC镜片在使用过程中，在光、热、水等的作用下，会逐渐老化，其老化类型包括物理老化[1]、热氧老化、光氧老化[2]、接触水老化等，其中，光氧老化是聚碳酸酯重要的老化形式。

1 实验部分

1.1 原材料与实验仪器

近视太阳镜镜片：PC 材质，-2.00DS、-3.00DS、-4.00DS、-5.00DS、-6.00DS；

热失重分析仪：Mett1er To1edo公司；红外光谱仪：Spectrun100，美国PerkinE1mer公司；光谱透过率分析仪： TM-2，TOPCON

1.2 测试与表征

（1）TGA测试方法：TGA试验采用TGA/DSC 3+热失重分析仪（Mett1er To1edo公司）测试，称取6 mg左右样品置于氧化铝坩埚内，以N2为测试气氛，从40℃以10℃/min的速率升温至650℃，记录热失重曲线。（2）FTIR反射试验：取适量PC材料溶解于二氯甲烷，再将所得溶液倒于玻璃平板上，通过溶剂挥发的方式制得薄膜。将膜裁剪成适当大小置于样品架上，用Spectrun100红外光谱仪（美国PerkinE1mer公司）进行FTIR测试。扫描范围4000-400cm-1，分辨率4 cm-1，扫描次数32次。（3）色极限测试：采用光谱透过率分析仪进行试验，将镜片按既定方向放置，清零后并测试。

2 结果与讨论

2.1 红外光谱图分析

利用红外光谱仪对未老化、自然老化和氙灯老化三种样品进行红外光谱测试，结果显示于图1。由图可知，是典型的芳香族双酚A聚碳酸酯红外光谱图，600～800cm-1为2个对位取代苯环特征，为吸收峰。1775 cm-1为碳酸酯基团的C=O伸缩振动[3]。900cm-1，1450cm-1为甲基特征，1200 cm-1附近为羟基上碳氧吸收，1510 cm-1为双酚A特征。可以看出，两种老化处理方式与未处理的样品之间差距很小，反映出自然老化和氙灯老化两种处理方式对样品分子结构影响较小。

2.2 TGA分析

利用热失重分析仪对未老化、自然老化和氙灯老化三种样品进行热失重测试。从图片可以看出，未老化镜片分解初始温度为465.7℃，自然老化镜片分解初始温度为477.8℃，氙灯老化镜片分解初始温度为480.0℃。老化处理前后，分解初始温度均由不同程度增加，这可能是在老化处理后，镜片表面的分子链快速运动，分子链之间形成大缠绕，交联现象促进样品初始分解温度不断增加。

2.3 色极限分析

色极限，是模拟通过镜片对黄色和绿色交通讯号、平均日光进行观察，而产生的各色的色坐标，也是对黄色和绿色交通讯号、平均日光识别能力的一种表面。利用光谱透过率分析仪对未老化、自然老化和氙灯老化三种样品进行色极限测试。可以看出，未老化镜片的色极限均在色极限区域图中，而自然老化和氙灯老化处理后的镜片，黄色交通讯号的色极限点出现偏移，且超出色极限区域。可以看出，老化处理后，影响了镜片的透射特性的质量。这可能是镜片在老化处理过程中，颜料分子动能増加，随着颜料单分子不断扩散，引起片基周围的染液浓度产生浓度差，老化处理结束后，颜料分子逐渐被凝结在片基固体中,但由于不同程度的浓度差，对镜片的光透射性能产生影响。