| 简介： |
|
秦怀礼 赵春贵 冯猛 张世民* 阳明书
（中国科学院化学研究所 工程塑料国家重点实验室，北京 100080，电话：010-82612927，传真：010-82615665，E-mail：hlqin@iccas.ac.cn）
目前，在聚合物材料领域中，无论是基础研究还是工业开发，关于聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料（Polymer/Layered Silicate Nanocomposites，PLSN）的研究都十分活跃。PLSN具有常规聚合物/无机填料复合材料无法比拟的优点，如优异的力学、热学性能和气体阻隔性能等。近年来，随着研究的不断深入，PLSN的应用被提上了日程。聚合物材料的光氧化对材料服役行为有重要影响。因此，PLSN的光老化研究可以对聚合物纳米复合材料的制备与应用提供理论指导与技术支持。
本文用傅里叶变换红外光谱定量研究为手段，对比分析了聚乙烯/蒙脱土（PE/OMMT）纳米复合材料的紫外光老化行为。300 nm 紫外光连续照射200 h，PE/OMMT纳米复合材料发生了光氧化降解。如Fig.1所示，在3374cm-1、1716cm-1、1637cm-1出现吸收带，分别归属于过氧化物、羰基化合物和烯烃的生成。1716cm-1处羰基吸收带是一系列羰基衍生物：酯、酮、羧酸等的吸收。从Fig.2可以看出，随着辐照时间的递增羰基吸收带的强度在递增。对Fig.2中每条谱线羰基吸收带面积积分，用积分面积对相应的辐照时间作图。
Fig.3为羰基吸收带积分面积随辐照时间的变化图。谱带面积可看成羰基数量的尺度，即样品老化程度的尺度。从图中可以看出，PE/OMMT纳米复合材料的光氧化速率要远远快于PE。材料的加速氧化主要来自有机蒙脱土的加入。我们分别考察了钠基蒙脱土和烷基铵盐的影响，并且考察了蒙脱土层间过渡金属离子的作用。研究结果表明，钠基蒙脱土和烷基铵盐都能分别催化聚合物基体的光氧化降解，其中烷基铵盐的作用是主要的。这主要是烷基铵盐在材料加工和紫外照射下会发生霍夫曼降解，导致酸活化点在蒙脱土片层上生成，如式（1）。蒙脱土层间过渡金属离子也能催化聚合物基体的光氧化降解。由于蒙脱土的自身原因和晶型缺陷，片层间都会或多或少的存在一些过渡金属离子，这可能是钠基蒙脱土引起降解的原因。这个问题有待进一步研究。
Photo-oxidative degradation of polyethylene/montmorillonite nanocomposite
QIN Huai-Li, ZHAO Chun-Gui, FENG Meng, ZHANG Shi-Min*, YANG Ming-Shu
(State key Laboratory of Engineering Plastics, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, Phone: 010-82612927, Fax: 010-82615665, E-mail: hlqin@iccas.ac.cn) |
|
