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氯化天然橡胶(CNR)具有优良的成膜能力及独特的耐磨性、抗渗性和阻燃性,被广泛应用于船舶漆、防腐漆、胶黏剂及油墨剂等方面。但其制品在紫外光照射下稳定性降低、颜色发黄且透明度降低,影响其制品的使用性能。本文希望通过研究CNR的紫外光降解机理,探索紫外光对CNR的稳定性的影响,为开发CNR专用紫外光稳定剂提供理论依据。
本论文将CNR样品分别在空气和氩气两种气氛下,进行紫外光降解并对降解后的样品进行详细表征研究,探讨出在这两种气氛下的不同降解机理。其次对加入光稳定剂后的CNR样品在空气气氛下,进行紫外降解并对降解后的样品进行表征,探讨出光稳定剂的加入抑制其降解的机理。最后对降解前后的CNR样品进行了热分解动力学分析。其主要工作和取得主要实验结果分为如下三个部分:
(1)研究空气气氛下,CNR不同阶段的紫外降解性能,通过颜色变化、FTIR、XPS、TG、荧光、SEM、降低Cl的脱除量和重量损失等表征方法,结果表明,随着照射时间的延长,-OH,-OOH以及C=O等基团的出现,O元素含量增大。样品的热稳定性降低,表面的平滑的形貌也逐渐有凹陷和孔洞,同时Cl脱除量增加,重量损失等,由此说明在空气气氛下,紫外照射CNR样品发生了降解。并探讨出在空气下的CNR紫外光降解机理。在氩气下,与空气下相比,IR中C=O峰强度明显降低,Cl大量的脱除,同时稳定性下降等。探讨出在氩气下CNR的降解主要为脱HCl降解。
(2)研究光稳定剂HS-770及TiO2对CNR紫外光降解性能的影响,有机小分子光稳定剂HS-770在CNR降解初期能够通过其自身首先吸收紫外线发生降解而减少紫外线对CNR的损伤,通过吸收体系中所生产的过氧化物自由基而减缓CNR分子的光氧化降解进程,降低Cl的脱除量和重量损失,降解表面未出现明显的裂纹和粉化。TiO2为一种无机纳米粒子与CNR复合后能够有效而良好的抑制CNR的紫外光降解,降低CNR分子的光氧化程度,减少Cl脱除量和质量损失,长时间降解后仍能保持较好的热稳定性,表面破损程度低。但由于TiO2粒子在CNR中以团聚状态存在,光屏蔽作用没有发挥到最佳。
(3)采用热分析技术(TG/DTG)研究了不同UV照射时间后CNR样品在氮气气氛下的热降解行为,其样品在氮气中的热降解反应都较为简单,为一步反应。随着升温速率的提高,它们的TG曲线和DTG曲线都向高温方向移动。采用Fly-wall-Ozawa法和Friedman法研究UV不同照射时间后CNR样品的动力学行为其曲线图的线性相关系数r的值基本上都在0.99以上,说明Fly-wall-Ozawa法Friedman法适合本体系动力学的研究。并用这两种方法计算出不同UV照射时间后CNR样品的活化能以及反应级数n。