D0L:10.13374/.issn1001-053x.2013.12.003 第35卷第12期 北京科技大学学报 Vol.35 No.12 2013年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2013 聚氨酯薄膜紫外/臭氧环境的老化行为 王海燕12)，王艳芝12)凶，孙宗荟1)，田克松)，张万富1)，黄世太) 1)燕山大学环境与化学工程学院，秦皇岛066004 2)燕山大学河北省应用化学重点实验室，秦皇岛066004 ☒通信作者，E-mail:hhwyz@ysu.cdu.cn 摘要采用旋涂法制备了纯聚氨酯薄膜(PU)和紫外吸收剂UV531改性聚氨酯薄膜(M-PU).使用本课题组自行研 制的老化装置进行单一紫外辐照、单一臭氧气氛以及紫外/臭氧综合老化实验.利用色差、黄色指数、紫外可见光谱和傅 里叶变换红外光谱表征薄膜在不同环境中的老化行为.测试结果表明：紫外和臭氧对PU和M-PU薄膜都表现出显著的 协同老化效应：添加质量分数为025%的UV-531,能提高聚氨酯薄膜在紫外环境、紫外/臭氧综合环境以及臭氧环境中 短期暴露时的耐黄变性能.在单一紫外辐照、单一臭氧气氛以及紫外/臭氧综合老化期间，两种薄膜中氨酯结构均随着暴 露时间的增加而逐渐减少. 关键词聚氨酯：薄膜：臭氧：紫外辐照：材料老化 分类号TQ323.8:TB383 Aging behaviors of polyurethane films exposed to UV/O3 atmosphere WANG Hai-yan1.2),WANG Yan-zhi2),SUN Zong-hui),TIAN Ke-song),ZHANG Wan-ful), HUANG Shi-jie), 1)College of Environmental and Chemical Engineering,Yanshan University,Qinhuangdao 066004,China 2)Hebei Key Laboratory of Applied Chemistry,Yanshan University,Qinhuangdao 066004,China Corresponding author,E-mail:hhwyz@ysu.edu.cn ABSTRACT A pure polyurethane film and a modified polyurethane film containing ultraviolet light absorber UV- 531 were prepared by spin-coating.Accelerated aging tests of the films exposed to ozone atmosphere,UV radiation,and UV/ozone atmosphere,were performed by using self-designed aging equipment.The aging behaviors of the films exposed to different atmospheres were evaluated by color difference,yellowness index,UV-Vis spectra,and Fourier transform infrared spectra.There is distinct synergistic aging effect between ozone-aging and UV-aging on both PU and M-PU films.The yellowing resistance properties of the polyurethane film in UV radiation atmosphere,UV/O3 atmosphere, and short-time ozone atmosphere can be improved by adding 0.25%UV-531 into the film.The urethane structures in the two films decrease with increasing exposure time during exposure to the studied three atmospheres. KEY WORDS polyurethanes;thin films;ozone;ultraviolet radiation;aging of materials 聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有-高的拉伸强度，较大的撕裂强度，较好的低温柔韧 NHCOO-重复基团的大分子化合物的统称.其性能性，较强的抗磨损性，较低的气体透过率，良好的 优异、用途广泛-别.近年来，热塑性聚氨酯作为 可操作性、抗皱性、抗风化性和耐臭氧性.此外，热 高空气球或飞艇耐候层优良的备选材料之一，受到 塑性聚氨酯可以热封和胶接，并与其他基底层合. 越来越多的关注.作为耐候层材料，热塑性聚氨酯 但是，热塑性聚氨酯材料和其他聚合物材料一 具有优异的综合性能，如具有突出的整体韧性，较 样，在储存和使用过程中要经受热、紫外线和氧化 收稿日期：2013-07-12 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(2012AA7033050)第 35 卷 第 12 期 北 京 科 技 大 学 学 报 Vol. 35 No. 12 2013 年 12 月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec. 2013 聚氨酯薄膜紫外/臭氧环境的老化行为 王海燕1,2)，王艳芝1,2) ，孙宗荟1)，田克松1)，张万富1)，黄世杰1) 1) 燕山大学环境与化学工程学院，秦皇岛 066004 2) 燕山大学河北省应用化学重点实验室，秦皇岛 066004 通信作者，E-mail: hhwyz@ysu.edu.cn 摘 要 采用旋涂法制备了纯聚氨酯薄膜 (PU) 和紫外吸收剂 UV-531 改性聚氨酯薄膜 (M-PU). 使用本课题组自行研 制的老化装置进行单一紫外辐照、单一臭氧气氛以及紫外/臭氧综合老化实验. 利用色差、黄色指数、紫外可见光谱和傅 里叶变换红外光谱表征薄膜在不同环境中的老化行为. 测试结果表明：紫外和臭氧对 PU 和 M-PU 薄膜都表现出显著的 协同老化效应；添加质量分数为 0.25%的 UV-531，能提高聚氨酯薄膜在紫外环境、紫外/臭氧综合环境以及臭氧环境中 短期暴露时的耐黄变性能. 在单一紫外辐照、单一臭氧气氛以及紫外/臭氧综合老化期间，两种薄膜中氨酯结构均随着暴 露时间的增加而逐渐减少. 关键词 聚氨酯；薄膜；臭氧；紫外辐照；材料老化 分类号 TQ323.8; TB383 Aging behaviors of polyurethane films exposed to UV/O3 atmosphere WANG Hai-yan1,2) , WANG Yan-zhi 1,2) , SUN Zong-hui 1) ,TIAN Ke-song1) , ZHANG Wan-fu1) , HUANG Shi-jie1) , 1) College of Environmental and Chemical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China 2) Hebei Key Laboratory of Applied Chemistry, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China Corresponding author, E-mail: hhwyz@ysu.edu.cn ABSTRACT A pure polyurethane film and a modified polyurethane film containing ultraviolet light absorber UV- 531 were prepared by spin-coating. Accelerated aging tests of the films exposed to ozone atmosphere, UV radiation, and UV/ozone atmosphere, were performed by using self-designed aging equipment. The aging behaviors of the films exposed to different atmospheres were evaluated by color difference, yellowness index, UV-Vis spectra, and Fourier transform infrared spectra. There is distinct synergistic aging effect between ozone-aging and UV-aging on both PU and M-PU films. The yellowing resistance properties of the polyurethane film in UV radiation atmosphere, UV/O3 atmosphere, and short-time ozone atmosphere can be improved by adding 0.25% UV-531 into the film. The urethane structures in the two films decrease with increasing exposure time during exposure to the studied three atmospheres. KEY WORDS polyurethanes; thin films; ozone; ultraviolet radiation; aging of materials 聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有 – NHCOO– 重复基团的大分子化合物的统称. 其性能 优异、用途广泛 [1−3] . 近年来，热塑性聚氨酯作为 高空气球或飞艇耐候层优良的备选材料之一，受到 越来越多的关注. 作为耐候层材料，热塑性聚氨酯 具有优异的综合性能，如具有突出的整体韧性，较 高的拉伸强度，较大的撕裂强度，较好的低温柔韧 性，较强的抗磨损性，较低的气体透过率，良好的 可操作性、抗皱性、抗风化性和耐臭氧性. 此外，热 塑性聚氨酯可以热封和胶接，并与其他基底层合[4] . 但是，热塑性聚氨酯材料和其他聚合物材料一 样，在储存和使用过程中要经受热、紫外线和氧化 收稿日期：2013-07-12 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目 (2012AA7033050) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2013.12.003