聚氨酯合成革日曬黃變老化機(jī)理實(shí)驗(yàn)解析

聚氨酯樹(shù)脂是一種熱塑性彈性體，一般是由多異氰酸酯與含羥基的聚酯或聚醚多元醇反應(yīng)制得，分子結(jié)構(gòu)中含有一定量硬鏈段與軟鏈段，這種分子結(jié)構(gòu)為聚氨酯樹(shù)脂提供很多優(yōu)異的物理機(jī)械性能，使其應(yīng)用范圍大大拓寬。聚氨酯合成革的主要原材料即是PU樹(shù)脂，合成革常用的PU樹(shù)脂大部分是由含苯環(huán)的MDI（二苯基甲烷二異氰酸酯）與聚酯或聚醚多元醇制備而成，一般稱(chēng)為芳香族聚氨酯樹(shù)脂；還有部分聚氨酯樹(shù)脂是由不含苯環(huán)的 HDI（六亞甲基二異氰酸酯）、IPDI（異佛爾酮二異氰酸酯）與聚酯或聚醚多元醇制備，一般稱(chēng)為脂肪族聚氨酯樹(shù)脂。以芳香族聚氨酯樹(shù)脂為原料制成的合成革成本低，力學(xué)性能好，但光照容易變色，聚酯型PU樹(shù)脂耐水解、耐老化性能差；脂肪族聚氨酯樹(shù)脂由于選擇成本較高的IPDI、HDI為原料，所以造成合成革成本也較高，且力學(xué)性能不如芳香族產(chǎn)品，但其耐光性好，不容易產(chǎn)生黃變。
上海千實(shí)精密機(jī)電科技有限公司是一家紡織測(cè)試儀器生產(chǎn)廠(chǎng)家，能夠提供各種紡織類(lèi)檢測(cè)儀器，歡迎有需求的客戶(hù)及時(shí)電詢(xún)。上海千實(shí)研發(fā)技術(shù)工程師表示，目前合成革行業(yè)大多采用芳香族聚氨酯為原料生產(chǎn)加工，因此有必要對(duì)影響聚氨酯合成革黃變機(jī)理進(jìn)行深入的研究， 再通過(guò)合適的分析檢測(cè)手段，找到解決聚氨酯合成革黃變問(wèn)題的有效方案。
聚氨酯的這種光降解情況包括兩種形成機(jī)理，一種機(jī)理是：聚氨酯在吸收波長(zhǎng)大于340nm的光線(xiàn)后，在MDI上的亞甲基發(fā)生氧化，形成不穩(wěn)定的氫過(guò)氧化物，進(jìn)而形成發(fā)色團(tuán)醌-酰亞胺結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)導(dǎo)致聚氨酯變黃，再進(jìn)一步經(jīng)過(guò)氧化生成二醌-酰亞胺結(jié)構(gòu)，變?yōu)殓晟欢N機(jī)理是：聚氨酯在吸收波長(zhǎng)小于340nm光后，發(fā)生Photo-Fries重排，生成芳香胺，進(jìn)一步降解產(chǎn)生黃變。而脂肪族聚氨酯樹(shù)脂中，不含苯環(huán)等雙鍵結(jié)構(gòu)，因此，脂肪族的PU樹(shù)脂耐光性能好，不容易產(chǎn)生黃變。
耐光黃變測(cè)試方法：
高分子材料經(jīng)受日光（或模擬日光的人工光源）暴露，保持其原來(lái)物理性能或化學(xué)性質(zhì)的能力稱(chēng)之為高分子材料的耐光性。目前合成革行業(yè)普遍采用的耐光測(cè)試方法主要有四種，它們是基于四種不同光源設(shè)備條件下的測(cè)試方法：人工加速老化測(cè)試、紫外線(xiàn)加速老化測(cè)試、UVA紫外燈泡耐光黃變測(cè)試、UVB紫外燈管耐光測(cè)試4種基本方法。
WOM人工加速老化試驗(yàn)
WOM測(cè)試是采用氙燈老化設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)的方法，氙燈老化試驗(yàn)箱能產(chǎn)生紫外光、可見(jiàn)光和紅外光。所以，氙弧燈老化測(cè)試被認(rèn)為是能模擬全太陽(yáng)光譜的測(cè)試方法。氙燈老化可以將被測(cè)樣品連續(xù)暴露在相當(dāng)于夏天正午時(shí)光照環(huán)境中，與戶(hù)外實(shí)際環(huán)境相比，其平均光照強(qiáng)度更強(qiáng)，日均暴露時(shí)間更長(zhǎng)。該設(shè)備能夠在耐光測(cè)試的同時(shí)，還模擬環(huán)境的溫度及濕度變化。因此，氙燈老化測(cè)試能夠非常客觀(guān)準(zhǔn)確的反應(yīng)自然環(huán)境下的材料顏色變化與老化。由于氙燈老化設(shè)備較為昂貴、測(cè)試條件也比較苛刻，目前該方法在合成革行業(yè)還主要用于汽車(chē)革的耐光老化測(cè)試領(lǐng)域。

紫外加速老化試驗(yàn)
紫外老化設(shè)備就是基于短波紫外輻射原理，因?yàn)槎滩ㄗ贤饩€(xiàn)被認(rèn)為是對(duì)曝露于室外的塑料造成嚴(yán)重?fù)p害的首要因素。合成革行業(yè)使用的檢測(cè)設(shè)備多是采用UVA-340型的燈管，UVA-340燈的光譜能量分布與太陽(yáng)光波長(zhǎng)在290～360nm范圍內(nèi)能量分布極為接近，可以模擬太陽(yáng)光紫外光部分對(duì)材料所造成的損害效果。同時(shí)，QUV設(shè)備還配有冷凝系統(tǒng)來(lái)模擬自然環(huán)境下潮濕侵蝕，這一模擬條件與自然老化極為相似。
目前， 該方法廣泛用于各個(gè)行業(yè)的耐光測(cè)試檢測(cè)，也是合成革行業(yè)普遍采用的一種測(cè)試方法。主要用于鞋革制品等的耐光黃變檢測(cè)。
UVA耐光老化試驗(yàn)
UVA燈泡主要光譜能量分布UVA（315nm~400nm）波段13.6W，少量分布在UVB（280nm~315nm）波段3.0W，波峰集中在UVA波段365nm左右。該設(shè)備不對(duì)測(cè)試產(chǎn)品進(jìn)行溫度和濕度控制。目前，只有個(gè)別制鞋企業(yè)采用這種測(cè)試方法。
UVB耐光老化試驗(yàn)
UVB耐光老化試驗(yàn)使用的是兩根日本三共電器株式會(huì)社的UVB紫外燈管進(jìn)行耐光老化試驗(yàn)的，其光譜能量分布在280~360nm之間，峰值集中在306nm處。UVB型燈管也是通常使用的加速人工氣候老化試驗(yàn)用燈，它比UVA型燈對(duì)材料的破壞速度更快，因?yàn)槠洳ㄩL(zhǎng)比UVA燈管波長(zhǎng)短，在同樣輻照度（光強(qiáng)度）下，其對(duì)很多材料會(huì)造成偏離實(shí)際的試驗(yàn)結(jié)果。因此，這種檢查方法的準(zhǔn)確性、可靠性還有待考察。