聚丙烯非織造布按耐用性能分為耐久性非織造布（如服飾用、土木建筑用）和環(huán)?？山到庑苑强椩觳迹ㄈ绛h(huán)保型購(gòu)物袋、農(nóng)用非織造布地膜等）。聚丙烯非織造布在使用過(guò)程中發(fā)生的老化主要由太陽(yáng)光中的紫外線輻射所引起，對(duì)聚丙烯非織造布光老化性能的宏觀評(píng)價(jià)方法有自然老化試驗(yàn)法和人工模擬老化實(shí)驗(yàn)法，微觀分析方法有特性粘度法、差示掃描量熱法、紅外光譜法等，本文將對(duì)聚丙烯非織造布光老化的反應(yīng)機(jī)理及其微觀和宏觀評(píng)價(jià)方法進(jìn)行討論。
一、聚丙烯非織造布光老化性能的微觀評(píng)價(jià)方法：
非織造布光老化性能的宏觀變化與材料的微觀結(jié)構(gòu)變化密切相關(guān)，如相對(duì)分子質(zhì)量的變化和新官能團(tuán)的產(chǎn)生，都會(huì)終表現(xiàn)為其物理性能的變化，光老化的微觀結(jié)構(gòu)變化可通過(guò)特性粘度、差式掃描量熱（DSC）曲線、紅外光譜等方式來(lái)評(píng)價(jià)。
1.特性粘度
特性粘度與高分子的相對(duì)分子質(zhì)量存在定量關(guān)系，可以作為相對(duì)分子質(zhì)量的量度，與非織造布的強(qiáng)度等物理性質(zhì)線性相關(guān)，可以用于表征聚丙烯非織造布的光老化程度。楊旭東的研究表明，無(wú)論是在自然老化還是人工加速老化條件下，聚丙烯非織造布的斷裂強(qiáng)力和特性粘度均有相同的變化規(guī)律。楊旭東等人還采用特性粘度保持率作為光老化程度的指標(biāo)，建立了基于累積紫外輻射能的壽命預(yù)測(cè)方程。
采用特性粘度來(lái)表征聚丙烯材料的光老化性能，可以減少因測(cè)試聚丙烯非織造材料宏觀性能時(shí)所產(chǎn)生的隨機(jī)誤差。
2.差示掃描量熱法
采用差示掃描量熱法（DSC）可以分析出高聚物的熔點(diǎn)和結(jié)晶情況，熔點(diǎn)的高低反應(yīng)了材料熔融的難易程度，與材料的相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān)，而相同條件下得出的DSC結(jié)晶曲線的變化可以反映出結(jié)晶情況的變化，這些都可以從一定程度上反映出聚丙烯非織造布光老化的程度。解昊采用DSC研究了聚丙烯非織造布在自然老化和人工加速老化過(guò)程中熔融溫度和結(jié)晶情況的變化，發(fā)現(xiàn)自然老化時(shí)隨時(shí)間變化，熔融溫度幾乎不變，結(jié)晶度和結(jié)晶速率逐漸提高；而人工老化過(guò)程中熔融溫度不斷降低，結(jié)晶度溫度也不斷下降。
差示掃描量熱法可用于分析光老化過(guò)程材料的結(jié)晶情況、相對(duì)分子質(zhì)量等微觀性能的變化，對(duì)于分析聚丙烯非織造布的光老化機(jī)理十分重要。
3.紅外光譜法
聚丙烯高分子材料在光老化過(guò)程中必然會(huì)形成新的基團(tuán)，而紅外光譜可以分析出新生成的基團(tuán)以及分子結(jié)構(gòu)變化等，由于不論聚丙烯光老化向什么方向進(jìn)行均有羰基產(chǎn)生，可以通過(guò)計(jì)算羰基指數(shù)來(lái)表征聚丙烯光老化程度，同時(shí)根據(jù)所產(chǎn)生羰基吸收峰的不同還可以研究聚丙烯的光老化機(jī)理，現(xiàn)在紅外光譜分析已經(jīng)成為研究聚丙烯材料光老化過(guò)程與機(jī)理為重要的手段之一。
4.聚丙烯非織造布的壽命預(yù)測(cè)研究
由于自然老化試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，人們希望通過(guò)建立人工加速老化和自然老化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來(lái)預(yù)測(cè)聚丙烯非織造布在自然使用條件下的壽命，幾十年來(lái)許多研究者進(jìn)行了大量研究，但目前還沒(méi)有形成一個(gè)可以廣泛應(yīng)用的預(yù)測(cè)模式。
雖然目前的標(biāo)準(zhǔn)中明確說(shuō)明不推薦使用“加速因子”，但這方面的研究并沒(méi)有停滯。初的研究采用時(shí)間為表征指標(biāo)，即自然老化和人工加速老化某一性能達(dá)到一定預(yù)設(shè)值時(shí)所需的時(shí)間之比；在此基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了日照時(shí)間變換系數(shù)的方法，即在某一性能達(dá)到一定預(yù)設(shè)值時(shí)，日照小時(shí)數(shù)（除去夜間）與人工加速老化的光照小時(shí)數(shù)之比；隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)引起聚丙烯材料光老化的是陽(yáng)光中290~400nm波段的紫外線，于是出現(xiàn)了“能量等值”原理，即認(rèn)為當(dāng)吸收的紫外輻射能量相等時(shí)，聚丙烯的光老化程度是一致的。這些方法都基于一種思想：分子中化學(xué)鍵的斷裂和產(chǎn)生都與吸收的能量有關(guān)，當(dāng)吸收的能量相同時(shí)，發(fā)生的變化也應(yīng)該是一致的。這種思想在上世紀(jì)90年代以前占據(jù)了主流，但卻忽略了一個(gè)重要的問(wèn)題，即能量的強(qiáng)度過(guò)大時(shí)光老化反應(yīng)可能發(fā)生改變。
二、聚丙烯非織造布光老化性能的宏觀評(píng)價(jià)方法：
聚丙烯非織造布光老化性能的現(xiàn)有宏觀測(cè)試評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)主要分為自然老化和人工加速老化兩種方式。
1.自然老化
自然老化評(píng)價(jià)方法是把樣品在室外自然條件下暴露規(guī)定的時(shí)間，利用自然環(huán)境條件，包括日光、晝夜溫差、雨水以及空氣等對(duì)其進(jìn)行老化試驗(yàn)，評(píng)價(jià)其光學(xué)性能、機(jī)械性能及其他相關(guān)性能的變化。自然老化試驗(yàn)接近于材料的實(shí)際使用情況，獲得的耐候性能比較可靠。
目前，我國(guó)聚丙烯非織造布的自然老化性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)主要采用GB/T 3681-2011《塑料 自然日光和氣候老化、玻璃過(guò)濾后日光和氣候老化和菲涅耳鏡加速日光和氣候老化的暴露試驗(yàn)方法》，標(biāo)準(zhǔn)中有三種環(huán)境條件，可以根據(jù)實(shí)際的使用情況選擇實(shí)驗(yàn)條件，有一定的針對(duì)性，但具有太多的不穩(wěn)定因素，如氣候變化、地理位置差異等，且時(shí)間較長(zhǎng)。
由于自然老化試驗(yàn)中的自然環(huán)境條件是不可控的，試驗(yàn)的重現(xiàn)性和一致性很難保證，所以這種方法多用在特殊用途的特定產(chǎn)品上，且通常在其對(duì)應(yīng)的實(shí)際使用地點(diǎn)附近進(jìn)行測(cè)試，如大型工程項(xiàng)目使用的耐久性土工布、特定環(huán)境使用的可降解型非織造布等。
2.人工加速老化
人工加速老化評(píng)價(jià)方法是采用實(shí)驗(yàn)室光源（氙弧燈、熒光紫外燈或開放式碳弧燈模擬材料使用條件，使樣品在可控的溫濕度條件下暴露規(guī)定時(shí)間后，評(píng)價(jià)其光學(xué)性能、機(jī)械性能及其他相關(guān)性能的變化。
現(xiàn)在我國(guó)聚丙烯非織造布的人工加速老化性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T 16422《塑料 實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)方法》系列標(biāo)準(zhǔn)，即等同采用ISO 4892《Plastics--Methods of exposure to laboratory light sources》系列標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)以“加速”和“強(qiáng)化”為特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)總則中明確說(shuō)明試驗(yàn)的結(jié)果僅能夠用于某一環(huán)境下暴露材料相對(duì)耐久性的比較，不能用于判定相同材料在不同環(huán)境下的相對(duì)耐久性，故測(cè)試其光老化性能時(shí)通常根據(jù)產(chǎn)品使用者的要求設(shè)定實(shí)驗(yàn)條件與試驗(yàn)周期，并采用與對(duì)照樣品的性能進(jìn)行對(duì)比的方式對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行衡量。GB/T 16422系列標(biāo)準(zhǔn)中包括了氙弧燈、熒光紫外燈以及開放式碳弧燈加速老化三種試驗(yàn)方法，可以模擬多種使用條件下的光照條件，且條件可控、時(shí)間更短、重現(xiàn)性和一致性更為可靠，適用于大多數(shù)產(chǎn)品。
自然老化和人工加速老化評(píng)價(jià)方法各有優(yōu)缺點(diǎn)：自然老化試驗(yàn)更加接近實(shí)際使用情況，對(duì)于特定用途的產(chǎn)品光老化性能評(píng)價(jià)較為可靠；人工加速老化試驗(yàn)條件可控，可以實(shí)現(xiàn)在不同時(shí)間對(duì)多種產(chǎn)品的光老化性能進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果具有較好的重現(xiàn)性和再現(xiàn)性。由于試驗(yàn)條件不同，對(duì)同一樣品的自然老化結(jié)果和人工加速老化結(jié)果不具有可比性。
標(biāo)準(zhǔn)集團(tuán)（香港）有限公司作為一家集研發(fā)、制造、銷售、培訓(xùn)、服務(wù)于一體的現(xiàn)代高新技術(shù)企業(yè)，致力于將更多先進(jìn)、人性化的紡織類、汽車內(nèi)飾類、燃燒類、皮革類、材料老化試驗(yàn)箱等等檢測(cè)儀器*地輸送市場(chǎng)。更可接受非標(biāo)定制，購(gòu)買前均可按照客戶的要求進(jìn)行針對(duì)性試驗(yàn)，確保所購(gòu)儀器適用。
|
李先生