擋風(fēng)抑塵板的抗老化性能研究

毛 艷，周 莉

（1. 錦西工業(yè)學(xué)校， 遼寧 錦西121007； 2. 遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

擋風(fēng)抑塵技術(shù)是一種治理露天料場揚塵污染，減小經(jīng)濟損失和物料浪費的一項雙收益工程[1]，其主體結(jié)構(gòu)是用一些工業(yè)材料制備而成的防風(fēng)抑塵板。不飽和聚酯樹脂擋風(fēng)抑塵板是其中一種。

不飽和聚酯樹脂固化后，在露天的放置或使用中，容易受到空氣中的氧和臭氧的作用，紫外線的照射以及雨水的侵蝕而發(fā)生龜裂、顏色變黃、強度下降等老化現(xiàn)象，使得其產(chǎn)品使用壽命大大縮短，如何進行有效地對不飽和聚酯樹脂進行防老化是該樹脂及其樹脂類復(fù)合材料能夠得到廣泛應(yīng)用的前提，因此研究不飽和聚酯樹脂的防老化非常重要[2-4]。

對不飽和聚酯樹脂的防老化主要是通過加入外界的助劑來進行改善的，對于紫外線照射的光老化，是不飽和聚酯樹脂老化的主要因素[5]，可以在樹脂中加入光穩(wěn)定劑也就是紫外線吸收劑，紫外線吸收劑與樹脂的相容性較好，能很好的溶于樹脂中，它能夠吸收大量的紫外線并將吸收的光能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌哪芰康男问脚懦觥τ诳諝庵械难鯕夂统粞踉斐傻臉渲难趸a(chǎn)生的過氧化基團產(chǎn)生的自由基，利用加入含硫含磷的化合物來中斷自由基的進一步的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。對于雨水的侵蝕，可以在制品的表面覆蓋上防水性能優(yōu)良的膠衣層樹脂，防止老化的發(fā)生。

孟江燕、王云英等人在通用不飽和聚酯樹脂加速老化失效機理研究中對通用型不飽和聚酯樹脂澆注體試樣進行了人工加速熱氧老化和人工加速氙燈老化實驗，得出紫外線是造成不飽和聚酯樹脂老化的最主要因子[6-8]。

經(jīng)過大量的文獻證實不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料的老化的主要原因是來自于紫外線的照射，在復(fù)合材料加入紫外線吸收劑，可以吸收部分的紫外線，將這些有害的紫外光轉(zhuǎn)化為能量的形式排放出去，可以起到對材料的保護。本文選擇紫外線吸收劑UV-9和膠衣樹脂作為抗老化劑研究其對不飽和聚酯樹脂擋風(fēng)抑塵板抗老化性能的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

191#不飽和聚酯樹脂；固化劑（過氧化甲乙酮）、促進劑（異辛酸鈷）；玻璃纖維氈；氫氧化鋁、氫氧化鎂、十溴聯(lián)苯醚；紫外線吸收劑UV-9； 膠衣樹脂

1.2 儀器

北京精雕JD-60V號設(shè)備切割機（北京精雕科技有限公司）；WSM-20KN微機控制電子萬能試驗機（長春市智能儀器設(shè)備有限公司）；XBJJ計算機控制擺錘沖擊試驗機（長春市新科試驗儀器設(shè)備有限公司）；紫外燈耐氣候試驗箱（金壇市品杰測試儀器有限公司）

1.3 擋風(fēng)抑塵板材質(zhì)的制備

稱取一定量的不飽和聚酯樹脂，加入少量色漿、阻燃劑、抗老化劑，攪拌均勻，然后依次加入的促進劑、固化劑，攪勻后與玻璃纖維氈復(fù)合，成型，制備擋風(fēng)抑塵板。

1.4 擋風(fēng)抑塵板性能的測定

（1）拉伸性能測試

拉伸性能測試參照GB/T1447-2005纖維增強塑料拉伸性能試驗方法，由北京精雕JD-60V號設(shè)備進行切割，采用WSM-20KN計算機控制電子萬能試驗機進行測試，測試速度10 mm/min。拉伸樣條總長180 mm、標(biāo)距(50±0.5)mm，中間平行段長度55±0.5 mm，中間平行段寬度(10±0.5)mm，端頭寬度(20±0.5) mm，厚度2～10 mm，每組平行樣條5個。

（2）沖擊性能測試

沖擊性能測試參照GB/T1451-2005纖維增強塑料簡支梁式?jīng)_擊韌性試驗方法，由北京精雕JD-60V號設(shè)備進行切割，采用型號為XBJJ得計算機控制擺錘沖擊試驗機上進行測試。沖擊樣條試樣總長(120±1)mm，寬度(10±0.2)mm，厚度6～10 mm，無缺口，每組五個平行樣條。

（3）老化性能的測試

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T16422-1997實驗室光源曝露試驗方法,本實驗在室溫條件下進行了人工加速老化試驗.老化采用紫外線燈源，為了對比照射時間對材料強度的影響，試樣進行了從20 h到200 h等跨距的紫外線照射(跨距為30 h)，并保證每照射時間組內(nèi)有8個有效試樣，輻照溫度為50 ℃，對照射后試樣的拉伸強度進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 抗老化劑UV-9對擋風(fēng)抑塵板老化性能影響

加入紫外線吸收劑UV-9的復(fù)合材料在熒光燈照射下，測得其拉伸性能隨照射時間的變化而變化，具體如表1所示。表1是不同UV-9含量的復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強度隨時間變化表。圖1是不同UV-9含量的復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強度隨時間變化曲線。

圖1 不同UV-9含量的復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強度隨時間變化曲線Fig.1 The change curve of tensile strength .vs time of different UV-9 content on composite materials under the illumination of fluoresvent UV lamp

從圖1中可以看出沒加抗老化劑的復(fù)合材料隨著紫外燈的照射，其拉伸強度在20~50 h出現(xiàn)后固化現(xiàn)象，所以在熒光照射的20~50 h會出現(xiàn)拉伸強度的上升，隨后隨著照射時間的增加其拉伸強度下降的較快，加抗老化劑UV-9的這幾組復(fù)合材料的拉伸強度先是隨著照射時間的增加其拉伸強度逐漸下降，主要是由于開始階段強光的照射再加上噴水，在空氣濕度較大的情況下轉(zhuǎn)為凝露狀態(tài)，此時的玻璃纖維氈復(fù)合材料板材在水浸泡條件及熒光照射下其力學(xué)性能下降的較快，出現(xiàn)開始階段下降，到達110 h后出現(xiàn)后由于后固化現(xiàn)象的出現(xiàn)造成拉伸強度的上升。紫外燈照射時間到達110 h左右出現(xiàn)了拉伸強度上升，主要是因為抗老化劑的加入吸收了一部分的紫外線，將這種對復(fù)合材料有害的紫外線轉(zhuǎn)化為熱量排出，使得后固化現(xiàn)象推遲，隨后拉伸強度逐漸下降，但是由于抗老化劑的加入使得后固化出現(xiàn)后其拉伸強度下降的幅度較小，從而起到保護材料的目的。

當(dāng)紫外線吸收劑UV-9的含量占樹脂量的0.8%時，其后固化現(xiàn)象推遲，在110 h拉伸強度達到最大值79.281 MPa，隨后其拉伸強度在紫外線照射下下降，下降幅度較比其它幾組下降的要少。

表1 不同UV-9含量的復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強度隨時間變化表Table 1 The change table of tensile strength .vs time of differentUV-9 content on composite materials under the illumination of fluoresvent UV lamp

2.2 膠衣樹脂對擋風(fēng)抑塵板老化性能的影響

膠衣層樹脂是不飽和聚酯樹脂中的一個特殊品種，主要起保護制品性能、壽命的作用，它具有良好的耐候、耐水、耐化學(xué)耐沖擊等性能，在加有抗老化劑的制品表面涂一層膠衣樹脂并在紫外線照射下觀察其力學(xué)性能的變化。

圖2 不同含量的UV-9和膠衣樹脂復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強度隨時間變化曲線Fig.2 The change curve of tensile strength .vs time of different UV-9 and gel coat resin content on composite materials under the illumination of fluoresvent UV lamp

表2是不同含量的UV-9和膠衣樹脂復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強度隨時間變化表。圖2是不同含量的UV-9和膠衣樹脂復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強度隨時間變化曲線，由表2和圖2可見，紫外線吸收劑UV-9的加入降低了復(fù)合材料拉伸強度，但是膠衣樹脂的加入可以提高其拉伸強度，對復(fù)合材料的力學(xué)性能起到增強作用。圖2中加入抗老化劑UV-9較不加抗老化劑的復(fù)合材料其后固化完成之后的拉伸強度下降較小，主要是紫外線吸收劑的加入吸收部分的紫外線而轉(zhuǎn)化為能量排出使得拉伸強度下降較少，但是由于前期受紫外線的照射外加上雨水的浸泡使得加抗老化劑的材料下降較快，膠衣層樹脂本身是一種強度和性能均較高的一種樹脂，它的加入可以防護復(fù)合材料受外界的侵襲，膠衣樹脂層在玻璃纖維增強塑料中不僅起著裝飾的效果，更重要的是保護制品免受各種侵襲的影響。這種膠衣樹脂可以通過相鄰大分子鏈間進行交聯(lián)固化，也可與單體苯乙烯共聚固化，從而達到較好的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，具有較大的鍵能，使得拉伸強度提高。

表2 不同含量的UV-9和膠衣樹脂復(fù)合材料在熒光紫外燈照射下拉伸強度隨時間變化表Table 2 The change table of tensile strength .vs time of different UV-9 and gel coat resin content on composite materials under the illumination of fluoresvent UV lamp

3 結(jié) 語

為了改善所制備擋風(fēng)抑塵墻的抗老化性能，采用抗老化劑UV-9和膠衣樹脂對其進行了抗老化實驗，結(jié)果表明：

（1）紫外線吸收劑UV-9的加入吸收了一部分的紫外線，將這種對復(fù)合材料有害的紫外線轉(zhuǎn)化為熱量排出，使得后固化現(xiàn)象推遲，從而達到保護材料的目的，在紫外線吸收劑含量在0.8時，材料的拉伸強度在熒光燈照射下下降較少。

（2）紫外線吸收劑UV-9的加入降低了復(fù)合材料拉伸強度，但是膠衣樹脂的加入可以提高其拉伸強度，對復(fù)合材料的力學(xué)性能起到增強作用。膠衣樹脂可以保護復(fù)合材料在后固化之前受到紫外線照射以及雨水侵蝕而帶來的力學(xué)性能的下降。

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