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聚碳酸酯(Polycarbonate,简称PC)是一种综合性能优良的热塑性工程塑料,但由于分子链结构中存在敏感的碳酸酯键,在高温、潮湿或紫外光辐照环境中很容易发生老化降解,导致色泽黄化和力学性能衰减。本文重点研究PC在高温、辐照环境下的老化降解行为,考察了各类光、热稳定剂对提高PC耐老化性、抑制黄变的作用机理,分析了不同助剂体系对PC降解过程中分子结构变化的影响。 首先,我们研究了双酚A聚碳酸酯在高温剪切混炼过程中的热降解行为。发现亚磷酸酯类抗氧剂能够有效减轻PC分子链断裂和黄变,而受阻酚抗氧剂则有可能加剧降解。利用FTIR、1H-NMR等手段分析了不同抗氧剂体系对PC热降解过程中分子结构的影响。结果表明,亚磷酸酯类抗氧剂通过抑制碳酸酯键的断链反应,能有效提升PC的色泽稳定性;受阻酚抗氧剂上酚羟基导致断链反应,不利于碳酸酯键的热稳定。但是我们发现,该抗氧剂能够明显提高异亚丙基键的热稳定性,由此揭示了多种抗氧剂复配的科学依据。此外,酮类物质可能是引发PC黄变的主要发色基团,而且分子链中酚羟基含量与降解产物黄色指数呈正比例关系。 其次,研究了光稳定剂对于提高PC在光辐照过程中的色泽稳定性和力学性能保留率以及对于提升PC耐光老化性的促进作用。研究发现,紫外光吸收剂与受阻胺复合体系的耐老化性最佳,捕捉自由基的受阻酚抗氧剂也起到一定的协同作用。相比而言,亚磷酸酯类抗氧剂对PC光稳定性的贡献低于其它光稳定剂。FTIR与UV-vis等手段分析表明,受阻胺类光稳定剂与抗氧剂只对PC的光氧化反应起到抑制作用,并不作用于光重排反应,且在单独使用时对提高PC光稳定性作用不明显,紫外光吸收剂则对两种途径都有抑制作用。 最后,针对生物基聚碳酸酯的湿热老化降解行为。异山梨醇源于淀粉、纤维素等生物质,由四氢呋喃双环构成,具有高刚性、手征性和无毒三大特征,近几年来已经作为耐高温生物基二元醇逐渐替代源于石化资源、有毒害作用的双酚A单体。但是,异山梨醇部分亲水,易导致湿热降解和开裂。通过配入疏水性小分子邻苯二甲酸二辛酯与三苯基膦,在保持光学透明性的同时,降低了PC在不同水浴温度下的吸水率,抑制其发生进一步的老化降解。此外,通过DMA、FTIR等表征方法,明晰了水分子对于PC分子链结构的影响。