紫外線吸收劑在PU皮革聚氨酯彈性體的抗老化應(yīng)用

PU彈性體概述

PU彈性體是一種高分子應(yīng)用材料，具有高強(qiáng)度、伸展性好、耐磨等優(yōu)異性能，但耐候性稍差，容易發(fā)生水降解、熱氧降解、紫外線降解等老化問(wèn)題。PU彈性體按材料劃分可分為聚醚PU彈性體和聚酯PU彈性體。一般來(lái)說(shuō)，聚醚PU比聚酯PU的水解穩(wěn)定性好，但抗熱穩(wěn)定性和抗紫外線老化性能稍差。

PU彈性體的紫外線降解反應(yīng)

聚合物受紫外線照射所引起的降解反應(yīng)稱為紫外線降解，一般來(lái)說(shuō)，PU彈性體吸收波段在290-380nm紫外線后發(fā)生降解，導(dǎo)致聚合物的鏈斷裂，致使聚合物的整體性能發(fā)生變化，同時(shí)降解所形成的有色基團(tuán)，會(huì)使PU的顏色加深。尤其是300-350nm波長(zhǎng)的紫外線，對(duì)PU體系具有非常大的破壞力。以芳香族二異氰酸酯MDI合成的PU彈性體為例，在紫外線照射下，PU吸收240-330nm波長(zhǎng)后，容易生成伯芳香胺，發(fā)生降解，其次，PU吸收大于340nm的波長(zhǎng)后，會(huì)形成不穩(wěn)定的氫過(guò)氧化物，從而導(dǎo)致PU變黃，甚至變成琥珀色，進(jìn)一步降解。

上面闡述的都是PU彈性體的黃變和降解現(xiàn)象，現(xiàn)在我們分析一下這個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。聚氨酯受到紫外線降解，是氨基甲酸酯基鍵的斷裂，分N-C鍵斷裂和C-O鍵斷裂。反應(yīng)式如下圖

N-C鍵斷裂，形成氨基自由基和烷基的自由基 ，并釋放出二氧化碳。

C—O鍵斷裂，形成氨基甲酰基自由基和烷氧基自由基，而氨基甲酰自由基分解成氨基 自由基和二氧化碳。

在PU彈性體添加紫外線吸收劑的作用

PU彈性體受紫外線照射后容易產(chǎn)生降解， 但添加紫外線吸收劑可大大地改善彈性體的力學(xué)性能和外觀顏色，常用的紫外線吸收劑有古德UV-1240，UV-1300和UV-1400。它們能夠強(qiáng)烈地吸收紫外線， 并將其有害的紫外光能轉(zhuǎn)變成無(wú)害的熱能形式放出。通常搭配抗氧劑V-900使用，會(huì)起到更好協(xié)同抗老化效果。

如聚醚 PU 彈性體，在氙燈老化儀上光照 80h，可明顯獲得彈性體的穩(wěn)定效果(見(jiàn)下表)。由下表可見(jiàn)，添加紫外線吸收劑UV-1300+抗氧劑V-900的聚醚PU彈性體的拉伸 強(qiáng) 度 保 留率提高了29％；伸長(zhǎng)率均提 高 了22％以上 。

聚醚 PU 彈性體在氙燈 下照射 600h 的黃變實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，單使用紫外線吸收劑UV-1300可達(dá)到較好的穩(wěn)定效果，若加上抗氧劑V-900，可獲得最佳的光穩(wěn)定性。

當(dāng)然，除了添加紫外線吸收劑、抗氧劑等抗老化助劑外，材料的選擇，制品的厚度，照射時(shí)間，或者制品的結(jié)構(gòu)：軟段類型(聚酯、聚醚)和硬段結(jié)構(gòu) (二異氰酸酯、 硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù))等等，都是影響PU聚氨酯彈性體老化性能的重要因素。