TGA-FTIR聯(lián)用分析近視太陽鏡在自然老化和氙燈老化后的色極限變化

彭全 宋磊 石興鳳

重慶市計量質量檢測研究院輕工中心 重慶 401123

近視太陽鏡是一種具有近視眼鏡和太陽鏡兩種功能的眼鏡，在太陽鏡的遮陽功能的基礎上增加了矯正視力的功能，勢必對質量有更高的要求。另外，鏡片由樹脂做成，普通的平光太陽鏡會因為溫度、濕度和氧氣的作用下出現(xiàn)老化現(xiàn)象，導致平光的太陽鏡增加了一定的屈光度。然而，近視太陽鏡長期暴露于強烈日光下，樹脂鏡片會產(chǎn)生不同程度的老化，產(chǎn)品的色極限等關鍵指標可能會受到一定的影響。據(jù)文獻報道，聚碳酸酯PC鏡片在使用過程中，在光、熱、水等的作用下，會逐漸老化，其老化類型包括物理老化[1]、熱氧老化、光氧老化[2]、接觸水老化等，其中，光氧老化是聚碳酸酯重要的老化形式。

1 實驗部分

1.1 原材料與實驗儀器

近視太陽鏡鏡片：PC 材質，-2.00DS、-3.00DS、-4.00DS、-5.00DS、-6.00DS；

熱失重分析儀：Mett1er To1edo公司；紅外光譜儀：Spectrun100，美國PerkinE1mer公司；光譜透過率分析儀： TM-2，TOPCON

1.2 測試與表征

（1）TGA測試方法：TGA試驗采用TGA/DSC 3+熱失重分析儀（Mett1er To1edo公司）測試，稱取6 mg左右樣品置于氧化鋁坩堝內，以N2為測試氣氛，從40℃以10℃/min的速率升溫至650℃，記錄熱失重曲線。（2）FTIR反射試驗：取適量PC材料溶解于二氯甲烷，再將所得溶液倒于玻璃平板上，通過溶劑揮發(fā)的方式制得薄膜。將膜裁剪成適當大小置于樣品架上，用Spectrun100紅外光譜儀（美國PerkinE1mer公司）進行FTIR測試。掃描范圍4000-400cm-1，分辨率4 cm-1，掃描次數(shù)32次。（3）色極限測試：采用光譜透過率分析儀進行試驗，將鏡片按既定方向放置，清零后并測試。

2 結果與討論

2.1 紅外光譜圖分析

利用紅外光譜儀對未老化、自然老化和氙燈老化三種樣品進行紅外光譜測試，結果顯示于圖1。由圖可知，是典型的芳香族雙酚A聚碳酸酯紅外光譜圖，600～800cm-1為2個對位取代苯環(huán)特征，為吸收峰。1775 cm-1為碳酸酯基團的C=O伸縮振動[3]。900cm-1，1450cm-1為甲基特征，1200 cm-1附近為羥基上碳氧吸收，1510 cm-1為雙酚A特征?？梢钥闯觯瑑煞N老化處理方式與未處理的樣品之間差距很小，反映出自然老化和氙燈老化兩種處理方式對樣品分子結構影響較小。

2.2 TGA分析

利用熱失重分析儀對未老化、自然老化和氙燈老化三種樣品進行熱失重測試。從圖片可以看出，未老化鏡片分解初始溫度為465.7℃，自然老化鏡片分解初始溫度為477.8℃，氙燈老化鏡片分解初始溫度為480.0℃。老化處理前后，分解初始溫度均由不同程度增加，這可能是在老化處理后，鏡片表面的分子鏈快速運動，分子鏈之間形成大纏繞，交聯(lián)現(xiàn)象促進樣品初始分解溫度不斷增加。

2.3 色極限分析

色極限，是模擬通過鏡片對黃色和綠色交通訊號、平均日光進行觀察，而產(chǎn)生的各色的色坐標，也是對黃色和綠色交通訊號、平均日光識別能力的一種表面。利用光譜透過率分析儀對未老化、自然老化和氙燈老化三種樣品進行色極限測試?？梢钥闯觯蠢匣R片的色極限均在色極限區(qū)域圖中，而自然老化和氙燈老化處理后的鏡片，黃色交通訊號的色極限點出現(xiàn)偏移，且超出色極限區(qū)域。可以看出，老化處理后，影響了鏡片的透射特性的質量。這可能是鏡片在老化處理過程中，顏料分子動能増加，隨著顏料單分子不斷擴散，引起片基周圍的染液濃度產(chǎn)生濃度差，老化處理結束后，顏料分子逐漸被凝結在片基固體中,但由于不同程度的濃度差，對鏡片的光透射性能產(chǎn)生影響。

3 結論及展望

近視太陽鏡長期暴露于強烈日光下，樹脂鏡片會產(chǎn)生不同程度的老化，本次實驗表明，PC近視太陽鏡鏡片耐老化性能良好，分子結構變化未產(chǎn)生變化，但鏡片中顏料受老化影響較大，產(chǎn)品色極限產(chǎn)生一定變化。呼吁相關部門及時出臺近視太陽鏡產(chǎn)品標準，規(guī)范近視太陽鏡市場秩序,對該類產(chǎn)品質量有效控制和及時監(jiān)管。