屏蔽紫外光、过滤蓝光改性EVA透明功能薄膜.docx

屏蔽紫外光、过滤蓝光改性 EVA 透明功能薄膜内容摘要本课题研究了紫外光吸收剂 UV531，UV326 对紫外光的屏蔽作用；黄颜料 对蓝紫光的过滤效果利用电子万能试验机，WGT-S透光率/雾度测定仪，紫外■ 可见分光光度计等仪器对样品的力学性能、光学性能等进行了测试与表征结果 表明：在EVA中加入紫外光吸收剂，UV326屏蔽紫外光的效果比UV531好蓝 光的透过率随着黄颜料量的增加而降低，黄颜料用量为 0.010 份(以 100份 EVA 计)时，蓝光透过率可降低到 72%，同时可见光的透过率达86.31%，紫外光的透 过率只有 1.47%关键词：太阳光谱选择性透过 EVA 透明薄膜AbstractThis subject studied the effect of different UV absorbers (UV 531,UV 326) to absorb ultraviolet light,the effect of yellow pigment to filter blue light.In this study, electronic universal testing machine,WGT-S transmittance/haze meter,UV-visible spectrophotometer and other equipment were used to test and characterize mechanical properties and optical properties.The results showed that Adding UV absorbers in EVA, UV326 ultraviolet shielding better than UV531.Transmittance of blue with increasing amounts of the yellow pigment is reduced, the yellow pigment in an amount of 0.010 parts (EVA based on 100 parts total), the blue light transmission can be reduced to 72%, while the rate of 86.31% of visible light, UV transmittance of only 1.47%.Key words: solar spectral selectivity through EVA transparent film一、 绪论太阳辐射光产生于太阳表面大气层的最外层，太阳辐射出来的光线是从波长 0.7 nm ~ 10000 nm 的连续光谱，它在到达地面的过程中，受到大气中水和二氧化 碳的吸收而被削弱。

因此，到达地表只有波长在290 nm〜3000 nm的光波到达 地球的太阳电磁辐射中 99.9%的能量集中在紫外区、可见光区和红外区紫外光 区约占太阳能量的7%〜8%,适量的紫外线可以起到杀菌、促进维生素D合成 并有助于钙的吸收的作用，但过量的紫外线照射会对人体的皮肤、眼睛等造成伤 害,以及破坏塑料产品的结构等人类可见的波长是在400 nm〜800 nm 之间的可 见光,约占太阳能量的 46% 〜50%可见光中的蓝光也存在于日常照明和电子设 备光源中,对人的眼睛造成了不可小觑的伤害为此,近年来市场上出现了许多 具有太阳光谱选择性透过的功能塑料薄膜本课题研究了具有屏蔽紫外光、过滤部分蓝光的透明 EVA 薄膜,并对其光 学及力学性能进行了测试与分析二、理论部分2.1功能性透明EVA薄膜2.1.1 EVA 简介乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)是一种热塑性树脂，其性能与醋酸乙烯(VA) 的含量有关，VA含量越低，结晶度越高，它是继聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE) 之后又一种新型的透明覆盖材料PE和PVC这两类膜的最大缺点是抗老化性能 较差，使用期限一般仅有1~2年，而EVA不仅抗老化性能好，耐候性优越，而 且具有透光率高，保温性能好，耐用，防尘等优点［1］。

2.1.2 紫外光吸收剂紫外光吸收剂是利用自身分子结构，将光能转化为热能，避免塑料材料发生 光氧化反应而起到光稳定剂作用的添加剂［2］紫外光吸收剂主要以分子内氢键耗 能、分子间氢键耗能两种模式来耗散照射到材料中的能量常见的紫外光吸收剂 包括：邻羟基二苯甲酮类、邻羟基苯并三唑类、邻羟基水杨酸苯酯类，以及邻羟 基三嗪类其中 UV531、 UV326、 UV9、 UV327 等是常用的光稳定剂产品本 课题将采用UV531、UV326作为EVA的光屏蔽剂2.1.3 着色剂 改变物体的可见色或使无色的物体着色的物质称为着色剂着色剂可分为染料和颜料染料来源于有机或有机金属分子，它们具有中等程度的光稳定性颜 料可以是有机的也可以是无机的，大概有 30多种颜料可用于透明或半透明着色， 颜料通过直接吸收和散射来减弱光线根据补色原理［3］，为了阻隔可见光中波长 较短的蓝光，我们可以采用黄颜料进行塑料着色2.2 紫外光对生产生活的影响2.2.1 紫外光对高分子材料的影响太阳光谱是一种连续光谱，当通过大气层被部分吸收后到达地球表面的紫外 光谱的波长在290~400 nm 范围内，这部分紫外辐射虽只占到达地面太阳总辐射 的 7%左右。

根据爱因斯坦提出的光量子理论[4] ：E=Nhv=Nhc/九=6.8395x103/九式中：N——阿佛加德罗常数，6.024x1023h——普朗克常数，6.624X10-27尔格•秒v——光波的频率，秒-1c——光速，2.998 X 10-10厘米•秒-1九——波长，纳米从上式可以看出，波长越短，其光子能量越大紫外光的波长最短，所以它 的能量越高，对高分子聚合物破坏性也越大虽然波长在290~400 nm 范围的紫 外光所占比例不大，但其能量却是足以对高分子老化产生显著的影响，因为这个 范围内的紫外光能量一般高于引起高分子链中化学键断裂所需要的能量，见表 2-2表 2-2 太阳紫外线能量与键强度[5]波长(nm)辐射能(kJ/mol)键型键强(kJ/mol)200600C-F449290418C-H355~418300397N-H314~335340352C-O314~335350340C-Cl293~360400297C-N250~2722.2.2紫外光对人体的伤害在光谱中， 100~380nm 之间的电磁波被称作紫外光，根据不同的生物效应， 紫外线又可以分为A、B、C三个不同的区段如表2-4所示，紫外线对人体的伤 害主要是眼睛和皮肤，对眼睛的伤害主要是角膜和晶状体。

因为角膜上皮吸收紫 外线的峰值波长为265nm，晶状体吸收紫外线的峰值波长为295nm,所以对眼睛 而言，UV-C主要伤害的是角膜，UV-B主要伤害的是晶状体⑹表 2-4 紫外线分区及作用分段波长(nm)地面上自然比率性质UV-A黑光区320-38097作用较 UV-B，UV-C 弱，一般可引起晒伤UV-B红斑区280-3202.9和晒斑过度照射则伤害皮肤，会引起晶状体浑UV-C杀菌区100-2800.1浊，老年黄斑变性， 日光性白内障对皮肤作用强，角膜炎的诱因2.2.3 蓝光危害蓝光是波长在 450 nm~480 nm 之间的高能量可见光，生活中我们也不可避免 的接触到蓝光蓝光可穿透晶状体直达视网膜，损伤视网膜感光细胞，加速黄斑 区细胞的氧化，被称为危险的可见光［7］三、实验部分3.1 实验原料乙烯-醋酸乙烯^旨(EVA), 18-3，北京有机化工厂UV 326、UV 531：瑞士 汽巴(Ciba)精细化工有限公司永固黄：南京化工原料公司3.2试验仪器与设备双轴向炼塑机：SK-160B，上海橡胶机械厂平板硫化机：XLB-D 350x350x2, 上海第一橡胶机械厂电子天平： BS 6102，浙江永康市正恒电子有限公司。

微 机控制电子万能试验机： CMT 5254，深圳市三思计量技术有限公司 WGT-S 透 过率/雾度测定仪：YSO51048,上海仪电物理光学仪器有限公司紫外-可见分 光光度计：UV-3200，科研生产部隔温装置，自制3.3 实验配方本实验以EVA(质量份)为基材，加入紫外光吸收剂、黄颜料等，制备出一种 具有可见光透过率高、尽可能屏蔽紫外线、过滤蓝光性能的 EVA 透明薄膜以 下是实验配方表 3-1 实验配方表样品EVAUV531UV326黄颜料Control100UV5311000.5UV3261000.5Control/YP1000.002UV531/YP1000.50.002UV326/YP1000.50.002UV326/0.004YP1000.50.004UV326/0.006YP1000.50.006UV326/0.008YP1000.50.008UV326/0.010YP1000.50.010YP：Yellow Pigment3.4 样品制备本实验以EVA为基材，分别将原料EVA、UV531、UV326和黄颜料按比例 准确称量，将粒料和粉料在 85 oC 下于双辊炼塑机进行混炼，以三角包法薄通 3 次后出片裁剪待用。

将以上薄片使用 1 mm、 0.3 mm 模具，在平板硫化机上于 120 oC 下压制薄膜 并以1 MPax5 min, 5 MPax5 min, 10 MPax5 min逐级保压增压后，快速移至另 外一台冷压机上冷压至室温脱模，得到 1 mm、 0.3 mm 的薄膜将厚度为1 mm薄膜冲成用哑铃型样条、直角撕裂型样条各三个分别用于拉 伸、撕裂试验将厚度为0.3 mm的薄膜剪成合适的大小放入2片光滑的1 mm厚载玻片中, 使用2mm厚的橡胶作为缓冲器一并放入4 mm厚的模具中，这样能在平板硫化 机上制备表面光滑且厚薄均匀的薄膜温度120 oC，压力0.5~1 MPa，时间3 min 然后将载玻片取出，迅速使用冰水降温冷却，揭开载玻片得到表面光滑的样品， 厚度约为0.3 mm，并冲制成直径约23 mm的圆片试样，用于光学性能测试3.5 性能测试本实验通过透光率/雾度测试、紫外-可见分光光度计测试、力学性能测试、 热力学性能测试及拍摄数码照片等来研究样品的各种性能3.5.1 透光率/雾度测试按照ASTMD 1003标准，将厚度为0.3 mm,直径为23 mm的圆片贴于积分 球的入口处进行测试。

3.5.2紫外-可见分光光度计测试用紫外-可见分光光度计表征0.3 mm厚的改性EVA透明薄膜在紫外波段、 可见光波段的透过率通过积分的方法计算平均透过率，如公式所示：九一九21式中：T为平均透过率(%)，T(九)指波长九为时的透过率(%)，九］与九2是波长 (nm)取值上下限在此，紫外光部分波长范围取200〜400 nm；蓝光部分波长范 围取450〜480 nm；可见光波长取400~800 nm3.5.3 力学性能测试按照 GB/T13022-1991 进行拉伸测试，得到材料的拉伸强度、断裂伸长率、 100 %定伸应力及永久变形。