随着国民经济的快速发展,有机涂料被广泛应用于天花板、幕墙板、饮水机、空调机、洗衣机、铝型材等室内外用品中,但其自然环境中会发生一系列变化,具体表现为光泽下降、颜色变暗淡,涂层表面出现锈点或裂纹等。这都是因为涂层老化造成的。
有机涂层大部分直接暴露在大气环境中,由于环境中的光、热、氧、潮湿、应力、化学侵蚀等的影响,结构被破坏、性能逐渐变坏的现象称为老化。老化的原因很多,主要是聚合物的链降解,包括热降解、氧化降解和光氧化降解、水解以及生物降解等。常温使用的一般涂料的主要老化方式为光氧化降解。下面简单介绍几种:
(1)氧化降解与光氧化降解
不饱和聚烯烃很容易受氧的进攻(自动氧化),它们和氧反应可形成过氧化氢物或环状过氧化物,然后进一步裂解交联。对于饱和碳链聚合物,氧化通常是从那些弱的C-H键处开始的,例如,聚丙烯中的叔碳原子上的C-H键等。这种氧化作用比较缓慢,但一些过度元素(如Fe,Cu,Mn,Ni等)可促进此类氧化反应。颜料中的TiO2也是一种氧化剂。紫外光可以大大加速氧化反应。在光照作用下的氧化又称光氧化,涂料的老化主要是光氧化反应。反应中生成的自由基可和O2结合生成过氧化物自由基,再进一步夺氢形成过氧化氢物,于是形成链式反应。
(2)热氧化
聚合物的热氧(老)化式热和氧综合作用的结果。热加速了聚合物的氧化,而氧化物的分解导致了主链断裂的自动氧化过程。氧化过程式首先形成氢过氧化物,再进一步分解而产生活性中心(自由基)。一旦形成了自由基之后,即开始链式的氧化反应
(3)通过水解的链降解
聚合物链通过官能团联系在一起(如聚酯、聚酰胺、多糖和聚甲醛)时,它们的化学降解很易于理解。这些聚合物可以用酸或碱作为催化剂进行水解,也可以用酶来水解。只要聚合物在水中溶解或至少溶胀,聚合物链的水解就非常容易。不同聚合物由于结构不同,水解速度也不同。