论紫外线对有机涂层的破坏机理和应对措施
目前,各地区各行业应用涂层对钢质储罐,桥梁,钢结构,架空管道等进行保护是非常普遍的。然而暴露在大气中的涂层(特別是有机涂层)使用一段时间后就会出现失光,褪色,泛黄,剥落,开裂甚至脱落等现象。而且在不同地区同一 种涂料的破坏程度是不同的,在相同的地区不同的涂料甚至不同的涂层结构其破坏程度也是不同的。由此可以看出,大气环境和涂层本身的性质决定了涂层的使用寿命。不论破坏的形式是一种还是多种,破坏的程度如何,不论破坏的因素是一种还是多种,所起的作用如何,最终体现在涂层本身就是涂层的寿命问题——即涂层的老化问题。最大限度地延长涂层的使用寿命,防止涂层过快老化是大家所希望的。因此,加强对有机涂层破坏机理和应对措施的研究,对延长涂层使用寿命具有非常重要的意义。
有机涂层老化的原因
有机涂层老化的主要原因通常是指太阳辐射,环境温度和环境湿度;次要原因是指空气污染,生物现象,酸雨,风沙等。这些因素的综合作用导致了涂层的老化。涂层老化的类型很多。表现形式也多种多样,但主要是聚合物链的降解(热降解,氧化降解,光氧化降解),水解及生物降解,在常温环境使用的涂料主要的老化方式为光氧化降解。由于太阳辐射起到了决定性的作用。因此通常把光老化作为研究重点。
涂层的光老化机理
地面太阳光的组成
光是一种电磁波,具有微粒性和波动性双重性质,微粒的最小单元是光子,光子具有能量。到达地面的太阳光是由不同波长的光组成的。光波范围大约在290-3000nm之间。
太阳光通常可分为3个主要波长范围:
1、短波UVC,是波长200-280nm的紫外光;
2、中波UVB,是波长280-320nm的紫外线;
3、长波UVA,是波长315-400nm的紫外线。
同温层的臭氧吸收并基本消除低于295nm波长的所有辐射能量。因此到达地面的紫外线实际上只有中波 UVB和长波UVA,正是这两种波给地面暴露在大气中的有机物带来了极大的破坏。
紫外线对涂层的破坏
紫外线对有机物的破坏是通过光能起作用的。分子吸收光能得到激发从而由基态变为激发态。激发态的分子具有足够的能量才有可能实现化学反应,而可见光和紫外线恰怡可以提供较高的能量。可见光区和紫外线区也就是光化学反应区。光化学的初级反应大概可以分为3种情况:
分子自身....
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