含鐵絡合物類光敏劑降解塑料性能的研究
;紫外光氧化:TQ325.12:A近年來,廢舊塑料形成的白色污染"正日益重大地危害著生態環境,為此,世界各國在增強廢舊塑料回收利用的同時,對可降解塑料停止了大量的鉆研工作。
其中,添加型光降解塑料依然是國內外鉆研的主要方向。采納的光敏劑以G.Scott最早提出的二正丁基二硫代氨基甲酸鐵(FeDBC)為代表。眾所周知,二硫代氨基甲酸鐵在塑料加工成型過程中起抗熱氧化穩定作用,而在光照下,又是有效的光敏劑,能促進塑料迅速降解在國外己得到寬泛應用。硬脂酸鐵也是一種便宜而有效的光敏劑,己有對它停止鉆研f5,但未見有對兩類光敏劑光敏化降解成效停止比較鉆研的報道。因此,本文合成了二硫代氨基甲酸鐵類光敏劑和硬脂酸鐵光敏劑,并鉆研了含有兩類光敏劑的LDPE膜的光降解性能,對這幾種光敏劑的光敏化成效停止了比較。
2實驗2表1原材料與規格原材料規格消費廠二甲胺化學純北京化工廠二乙胺化學純北京瀛海化工廠二正丁胺化學純北京瀛海化工廠二硫化碳剖析純天津化學試劑二廠三氯化鐵剖析純沈陽試劑一廠氫氧化鈉剖析純沈陽試劑三廠硬脂酸化學純大連第二橡膠廠LDPE粒料韓國大林公司22光敏劑的合成bookmark3 2.21二烷基二硫代氨基甲酸鐵(FeDRC)的合本錢文合成了二甲基(DMC)、二乙基(DEC)、二正丁基(DBC)二硫代氨基甲酸鐵。合成道路(參見)如下:主要原材料及規格見表1. 22.2硬脂酸鐵的合成硬脂酸鐵的合成道路(參見)如下:NaOH+HSt 3試樣的制備首先將光敏劑與LDPE在高速攪拌機中混合,再經擠出、造粒,而后在平板壓機上加熱壓膜,膜的厚度~0.50mm或經吹塑制成厚度為0. 03mm的薄膜。
4光降解試驗參照ISO4892的規定,使用自制燈箱(熒光紫外8),停止人工加速光降解試驗。試樣架與光源輻射平面平行相距40mm,控制箱內溫度(40°C)和濕度。按國標GB3681―83在大連停止自然氣候曝露試驗,試樣朝南,曝露角45°曝露期間為2000年7月~9月。
5剖析與測試分光光度儀測試光敏劑的紫外線吸收狀況。FeDRC的溶劑為氯仿,硬脂酸鐵的溶劑為環己烷。
用美國Nicolet20DXBFT-IR光譜儀測定LDPE薄膜的紅外光譜圖,計算LDPE試樣的羰基指數(CI=規定,測試了LDPE膜試樣的斷裂伸長率,計算出斷裂伸長率堅持率。
使用烏氏粘度計按GB1841的規定,測試LDPE膜試樣的特性粘數= 738計算其粘均分子量。
3結果與探討1光敏劑的紫外光吸收光譜在224nm,265nm,均有兩個吸收峰。這正是這些光敏劑光敏作用的根底。由于LDPE分子構造對波長大于240nm的UV光吸收才干很小,難于紫外光降解通過引入能吸收波長為240nm~400nmUV光的鐵鹽光敏劑,利用光敏劑的敏化作用引發并加速LDPE的光氧化。產生能吸收波長以“以叫袖光的羰基而實現LDPE的可控光降解。
2光敏劑對LDPE膜降解性能的影響關于PE膜光降解性能的評價,通常是考查斷裂伸長率、羰基指數和粘均分子量的變遷停止評價,本文對此停止了鉆研和測定。
和別離顯示了兩種LDPE膜的斷裂伸長率堅持率與紫外光照耀工夫的對應關系。顯示了在自然曝露下膜的斷裂伸長率堅持率與曝露工夫的對應關系。
80%以下當堅持率降到20%時,在室內只需20天左右,室外需40天以上。比較而言,含0.1%FeDBC的LDPE膜的光降解成效明顯優于含有其它光敏劑的膜試樣,最大特點是誘導期較短,很快進入衰變期()。關于壓制的LDPE膜,FeDRC和FeSt3也同樣起到了有效引發和加速LDPE光降解的作用,但兩類光敏劑的光降解成效未見明顯差別,興許是由于厚度的影響,具體起因仍需進一步鉆研。
經紫外光照耀35天的含各種光敏劑的LDPE膜的羰基指數見表2.表2受照耀35天LDPE膜(吹塑)試樣的羰基指數光敏劑無羰基指數CI薄膜開裂、脆化是光降解的直觀表現,所有樣品在經紫外光照耀35天后,均破裂脆化,測定的羰基指數均大于10,而且此時所有膜試樣的斷裂伸長率堅持率均在20%以下,由此,我們認為羰基指數(CI)大于10就進入脆變期。由表2可見,含有0.1%FeDRC的LDPE膜的羰基指數均高于相對應的含0.3%的FeDRC的膜試樣,而含有0.1%FeDBC的LDPE膜的光降解成效優于含FeDEC和FeDMC的膜試樣,同時,含有硬脂酸鐵光敏劑的LDPE的羰基指數明顯大于含有FeDRC光敏劑的一般認為,UV光氧化PE膜的特性粘度損失率大于80%,或粘均分子量小于5000時,即進入脆變期,在此之后,PE膜逐漸脆裂成小碎片,脆化產物才干被水浸潤,有條件被微生物侵蝕分解,從而進入生物降解由可見,不含光敏劑的LDPE膜,在受照耀20天后,其粘均分子量由初始的6.0X104變為8.IX104,照耀50天后分子量下降為3. 104.光照初期分子量大,可能是由于發作了交聯的緣故,也有相似的報道。由圖可見,粘均分子量要下降到5000以下,含有0.1%~0.3%FeDRC光敏劑的LDPE膜需40天以上,而含0.3%~0.5%FeSt3光敏劑LDPE膜只需35天左右。進入衰變后期,含FeSt3光敏劑的LDPE膜的斷裂伸長率堅持率與含FeDRC光敏劑的LDPE膜相當(~),而含FeSt3光敏劑的LDPE膜的羰基指數(表2)和粘均分子量兩項指標均明顯優于含FeDRC光敏劑的LDPE膜()。由同樣可見,含有0. 1%FeDRC的LDPE膜的羰基指數均高于相對應的含0.3%的FeDRC的膜試樣。綜合評價,FeSt3的光敏化降解成效要優于FeDRC系列光敏劑。
3.3FeDRC與FeSt3作用機理的比較膜卜的機理如下:(2):876沈士堂,相景云,潘江慶。塑料工業,1985,(4)林宜超,張華集。合成樹脂及塑料,1996,(1)陳忠漢等。塑料,1987,(楊曉紅,朱至儀。現代塑料加工應用,1993,(4)上接第6頁