第12期 王海燕等：聚氨酯薄膜紫外/臭氧环境的老化行为 1639· 由图2可见：在单一臭氧气氛中老化时，薄膜 应该是由于UV-531吸收波长小于350nm紫外线 黄变最慢：在单一紫外辐照环境老化时，薄膜黄变 所致. 较快：而在紫外/臭氧综合环境中老化后，薄膜黄变 在紫外/臭氧综合环境中暴露初期（小于20）， 最快.而且样品在紫外/臭氧综合环境中暴露后的 PU和M-PU薄膜的黄色指数均迅速增大，20h以 黄色指数远远大于该样品分别在O3和UV环境中 后，黄色指数随着暴露时间的延长而缓慢增大.但 暴露后的黄色指数的代数和.例如，M-PU薄膜分别 是，比较图2(a)和(b)可以看出，M-PU薄膜的黄 在O3、UV、UV/O3环境中暴露200h后黄色指数 色指数明显低于相同暴露时间时PU薄膜的黄色指 分别为3.65、5.40和37.50,3.65和5.40的代数和为 数，例如，暴露20、60、160和200h时，M-PU薄膜 9.05,远小于37.50.这表明PU和M-PU薄膜在紫 的黄色指数分别30.5、35.4、36.4和37.5，而PU薄 外/臭氧综合环境中暴露时，以黄色指数作为评价 膜的黄色指数分别33.5、37.8、38.8和39.8，表明添 指标，紫外和臭氧表现出显著的协同老化效应 加0.25%UV-531,可以抑制聚氨酯薄膜在紫外/臭 在单一臭氧气氛中暴露后，PU和M-PU薄膜 氧综合环境中的黄变 的黄色指数均随着暴露时间的延长而缓慢增大.比 2.3紫外可见光谱 较图2(a)和(b)可以看出：在120h以前，M-PU薄 PU和M-PU薄膜分别在单一紫外辐照环境、 膜的黄色指数略低于相同暴露时间时PU薄膜的黄 单一臭氧气氛和紫外/臭氧综合环境中暴露后紫外 色指数，当暴露20和120h时，M-PU薄膜的黄色 可见光吸光度随暴露时间的变化分别如图35所示. 指数分别0.3和2.0，而PU的黄色指数分别0.4和 由图3可见，在单一紫外辐照环境中暴露 2.2,表明当暴露时间较短时，添加少量的UV-531 后，PU和M-PU薄膜的紫外可见光吸光度都随着 可以提高聚氨酯薄膜在臭氧气氛中的耐黄变性能： 暴露时间的延长而逐渐增大.比较图3(a)和图3(b) 但是当暴露时间超过120h以后，M-PU薄膜的黄 可以看出，未老化及老化20h的M-PU薄膜的吸 色指数逐渐高于相同暴露时间时PU薄膜的黄色指 光度明显高于PU薄膜暴露相同时间后的吸光度， 数，当暴露160和200h时，M-PU薄膜的黄色指数 说明UV-531紫外吸收剂对190400nm范围的紫 为3.1和3.6，而PU薄膜的黄色指数为2.5和3.0， 外光有明显吸收，且相比PU薄膜而言，M-PU薄 这也许是由于长时间暴露后UV-531被03氧化所致. 膜对基体具有更好的紫外屏蔽性能 在单一紫外辐照环境中暴露后，PU和M-PU 由图4可见，在单一臭氧气氛中暴露初期，PU 薄膜的黄色指数都随着暴露时间的增加而缓慢增 和M-PU薄膜的紫外可见光吸光度均迅速增大，20h 大.比较图2(a)和(b)可以看出，M-PU薄膜的黄 以后，吸光度随着暴露时间的增加而缓慢增大，这 色指数明显低于相同暴露时间时PU薄膜的黄色指 可能与氧化产物在190~400nm波段产生吸收有关. 数，暴露20、120和200h时，M-PU薄膜的黄色指数 从图4中还可以发现，200m附近的吸收峰的吸收 分别3.2、4.8和5.4，而PU的黄色指数分别4.2、5.4 强度最大，且随老化时间的延长，其吸光度逐渐增 和6.0，表明添加少量的UV-531,可以明显提高聚 强，峰型逐渐变宽，这可能与羰基化合物的数量随 氨酯薄膜在单一紫外辐照环境中的耐黄变性能，这 暴露时间的增加而迅速增大有关 3.0 3.0 (a) 2.5 2.5 2.0 -0h 2.0 -0h 20h 20h 1.5 60h 60h 120h 120h 1.0 160h 1.0 160h 200h 200h 0.5 0.5 0.0 0.0 200300 400500.600 700 800 200 300 400500600 700 800 波长/nm 波长/nm 图3在单一紫外辐照环境中，不同暴露时间时薄膜的紫外可见光谱.(a)PU:(b)M-PU Fig.3 UV-Vis spectra of films exposed to UV radiation for different time:(a)PU;(b)M-PU第 12 期 王海燕等：聚氨酯薄膜紫外/臭氧环境的老化行为 1639 ·· 由图 2 可见：在单一臭氧气氛中老化时，薄膜 黄变最慢；在单一紫外辐照环境老化时，薄膜黄变 较快；而在紫外/臭氧综合环境中老化后，薄膜黄变 最快. 而且样品在紫外/臭氧综合环境中暴露后的 黄色指数远远大于该样品分别在 O3 和 UV 环境中 暴露后的黄色指数的代数和. 例如，M-PU 薄膜分别 在 O3、UV、UV/O3 环境中暴露 200 h 后黄色指数 分别为 3.65、5.40 和37.50，3.65 和 5.40 的代数和为 9.05，远小于 37.50. 这表明 PU 和 M-PU 薄膜在紫 外/臭氧综合环境中暴露时，以黄色指数作为评价 指标，紫外和臭氧表现出显著的协同老化效应. 在单一臭氧气氛中暴露后，PU 和 M-PU 薄膜 的黄色指数均随着暴露时间的延长而缓慢增大. 比 较图 2(a) 和 (b) 可以看出：在 120 h 以前，M-PU 薄 膜的黄色指数略低于相同暴露时间时 PU 薄膜的黄 色指数，当暴露 20 和 120 h 时，M-PU 薄膜的黄色 指数分别 0.3 和 2.0，而 PU 的黄色指数分别 0.4 和 2.2，表明当暴露时间较短时，添加少量的 UV-531 可以提高聚氨酯薄膜在臭氧气氛中的耐黄变性能； 但是当暴露时间超过 120 h 以后，M-PU 薄膜的黄 色指数逐渐高于相同暴露时间时 PU 薄膜的黄色指 数，当暴露 160 和 200 h 时，M-PU 薄膜的黄色指数 为 3.1 和 3.6，而 PU 薄膜的黄色指数为 2.5 和 3.0， 这也许是由于 长时间暴露后UV-531被 O3 氧化所致. 在单一紫外辐照环境中暴露后，PU 和 M-PU 薄膜的黄色指数都随着暴露时间的增加而缓慢增 大. 比较图 2(a) 和 (b) 可以看出，M-PU 薄膜的黄 色指数明显低于相同暴露时间时 PU 薄膜的黄色指 数，暴露 20、120 和 200 h 时，M-PU 薄膜的黄色指数 分别 3.2、4.8 和 5.4，而 PU 的黄色指数分别 4.2、5.4 和 6.0，表明添加少量的 UV-531，可以明显提高聚 氨酯薄膜在单一紫外辐照环境中的耐黄变性能，这 应该是由于 UV-531 吸收波长小于 350 nm 紫外线 所致. 在紫外/臭氧综合环境中暴露初期 (小于20 h)， PU 和 M-PU 薄膜的黄色指数均迅速增大，20 h 以 后，黄色指数随着暴露时间的延长而缓慢增大. 但 是，比较图 2(a) 和 (b) 可以看出，M-PU 薄膜的黄 色指数明显低于相同暴露时间时 PU 薄膜的黄色指 数，例如，暴露 20、60、160 和 200 h 时，M-PU 薄膜 的黄色指数分别 30.5、35.4、36.4 和 37.5，而 PU 薄 膜的黄色指数分别 33.5、37.8、38.8 和 39.8，表明添 加 0.25% UV-531，可以抑制聚氨酯薄膜在紫外/臭 氧综合环境中的黄变. 2.3 紫外可见光谱 PU 和 M-PU 薄膜分别在单一紫外辐照环境、 单一臭氧气氛和紫外/臭氧综合环境中暴露后紫外 可见光吸光度随暴露时间的变化分别如图 3∼5 所示. 由图 3 可见， 在单一紫外辐照环境中暴露 后，PU 和 M-PU 薄膜的紫外可见光吸光度都随着 暴露时间的延长而逐渐增大. 比较图 3(a) 和图 3(b) 可以看出，未老化及老化 20 h 的 M-PU 薄膜的吸 光度明显高于 PU 薄膜暴露相同时间后的吸光度， 说明 UV-531 紫外吸收剂对 190∼400 nm 范围的紫 外光有明显吸收，且相比 PU 薄膜而言，M-PU 薄 膜对基体具有更好的紫外屏蔽性能. 由图 4 可见，在单一臭氧气氛中暴露初期，PU 和 M-PU 薄膜的紫外可见光吸光度均迅速增大，20 h 以后，吸光度随着暴露时间的增加而缓慢增大，这 可能与氧化产物在 190∼400 nm 波段产生吸收有关. 从图 4 中还可以发现，200 nm 附近的吸收峰的吸收 强度最大，且随老化时间的延长，其吸光度逐渐增 强，峰型逐渐变宽，这可能与羰基化合物的数量随 暴露时间的增加而迅速增大有关. 图 3 在单一紫外辐照环境中，不同暴露时间时薄膜的紫外可见光谱. (a) PU；(b) M-PU Fig.3 UV-Vis spectra of films exposed to UV radiation for different time: (a) PU; (b) M-PU