太陽光對(duì)聚合物的危害主要由紫外光和氧造成的，紫外線的波長在200～400nm之間，聚碳酸酯材料的光降解有兩種不同的機(jī)理，一個(gè)是光氧化，這包括側(cè)鏈和苯環(huán)的氧化；另一種就是發(fā)生光擊重排，這兩種機(jī)理的相對(duì)重要性取決于輻射光波波長，Marjolein Diepens 研究結(jié)果表明，當(dāng)光波波長小于300nm時(shí)，聚碳酸酯更傾向于發(fā)生光擊重排，而當(dāng)光波波長大于340nm時(shí)，光氧化作用起更大作用，眾所周知，自然光的波長范圍包括紫外光部分和可見光部分，這就意味著當(dāng)聚碳酸酯材料暴露于戶外使用時(shí)，光擊重排反應(yīng)和光氧化是同時(shí)發(fā)生存在的。聚合物氧化降解與穩(wěn)定化機(jī)理雙酚A型聚碳酸酯存在的主要缺點(diǎn)是在紫外光照射下發(fā)生降解，使其顏色變黃，力學(xué)性能下降。所謂聚碳酸酯的降解，是指聚合物在受到光照射下，尤其是在紫外光照射下，聚碳酸酯分子發(fā)生光擊重排，生成水楊酸苯酯結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)一步吸收光能，重排產(chǎn)生2,2-二羥基二苯甲酮結(jié)構(gòu)，這些基團(tuán)能吸收可見光，從而使聚碳酸酯顏色變黃。
聚碳酸酯的光氧化反應(yīng)途徑與入射紫外線的波長有關(guān)。芳香族聚碳酸酯發(fā)色基團(tuán)吸收短波長紫外線，聚碳酸酯吸收250nm波長光線后，直接受激，誘發(fā)CO-O鍵斷裂，生成兩個(gè)游離基。接著產(chǎn)生光擊重排反應(yīng)，生成水楊酸苯酯和二苯基甲酮。引起光擊重排反應(yīng)的有效波長是280nm，引發(fā)光擊重排反應(yīng)的長波長極限＞310nm，在波長＞310nm 光激發(fā)下，直接出現(xiàn)O-CO-O鍵斷裂。
一、有機(jī)紫外線吸收劑
所謂紫外光吸收劑就是能吸收高能量的紫外線，將其以熱或光波形式把能量放出，這樣就避免紫外光損害基材，使其紫外光在到達(dá)基材表面之前被紫外線吸收劑大量吸收。選擇合適的紫外線吸收劑是防止聚碳酸酯材料老化的有效措施。
（1）紫外線吸收劑的種類
用于聚合物的有機(jī)紫外線吸收劑主要有苯并三唑類、水楊酸苯酯類、苯三嗪類、二苯甲酮類。
（2）紫外線吸收劑的選擇
紫外線吸收劑的選擇要考慮一些原則，首先要吸收紫外線的能力強(qiáng)，這要看聚合物的最敏感波長，其次穩(wěn)定性好、毒性小，無揮發(fā)性，最后還要考慮與樹脂的相容性，相容性好才能起到良好作用。紫外光吸收劑種類和用量的確定，紫外光吸收劑的種類和用量一般通過試驗(yàn)確定。將不同種類和用量的紫外線吸收劑加入聚合物涂層中，經(jīng)涂覆固化得到試樣，涂覆板材經(jīng)紫外燈照射后，測定較重要的性能或?qū)ψ贤夤饷舾械男阅埽鐚?duì)聚碳酸酯板材，測定其透光率、霧度、紫外光透過率和黃色指數(shù)，從而確定吸收劑的用量。
二、納米Ti02耐紫外線機(jī)理
納米材料應(yīng)用到涂層領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)其材料表面的功能已成為研究的熱點(diǎn)，通過在樹脂基體中添加納米粒子來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，這個(gè)功能是通過有機(jī)樹脂與無機(jī)納米粒子協(xié)同的作用產(chǎn)生的，樹脂本省不是功能主體，而是起到一個(gè)傳遞和控制釋放的目的。但是納米粒子很容易聚集，在樹脂中分散不均勻，因此失了大量的比表面積，效果也就明顯下降，所以要采取穩(wěn)定化措施，即對(duì)其納米粒子進(jìn)行表面改性。納米TiO2具有比有機(jī)紫外線吸收劑更高的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、無毒，因此是無機(jī)紫外線吸收劑的首選。
納米粒子的量子尺寸效應(yīng)，使其對(duì)某種波長的光吸收帶有“藍(lán)移現(xiàn)象”和對(duì)各種波長的光吸收有“寬化現(xiàn)象”，納米TiO2屏蔽紫外線的原理是吸收和散射紫外線，當(dāng)材料表面受到紫外線的照射時(shí)，價(jià)帶上的電子吸收紫外線后被激發(fā)到導(dǎo)帶上，同時(shí)產(chǎn)生了空穴-電子對(duì)，因此它們都具有吸收紫外線的功能，并且納米TiO2的尺寸遠(yuǎn)小于紫外線的波長，納米粒子可散射作用于其上的紫外光，從而減少照射方向的紫外線強(qiáng)度，這種散射紫外線的規(guī)律符合瑞利光散射定律，根據(jù)光散射理論，顆粒對(duì)光的散射能力與折射率、粒徑有很大關(guān)系，粒子的折射率與周圍介質(zhì)相差越大，對(duì)光的散射能力越強(qiáng)；粒子粒徑越大，對(duì)光的散射能力越強(qiáng)。http://www.5dhb.com
