Page 123 - 《精细化工》2022年第11期
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第 11 期                     姬定西，等:  稳定分散的纳米 CeO 2 胶体的制备及性能                               ·2273·


            和 2.83；而 CWPU 胶膜经 48 h 紫外辐射后，其 ΔE                  26.3 MPa，断裂伸长率为 307.2%，辐射处理时间延
            和 b 值分别为 0.32 和 0.58，继续延长处理时间至                     长至 168 h 后其拉伸强度下降至 13.7 MPa，断裂伸
            168 h，CWPU 胶膜的 ΔE 和 b 值分别增加至 1.10 和                长率则为 154.9%，拉伸强度和断裂伸长率的下降率
            1.06，与同等测试条件下 DWPU 胶膜的 ΔE 和 b 值                    分别为 47.9%和 49.6%。CWPU 胶膜未辐照前拉伸
            相比，分别下降了 58.2%和 62.5%。这可能是由于：                      强度为 30.8 MPa，断裂伸长率为 354.6%，进一步将
            一方面 UV-0 作为有机紫外吸收剂，吸收过量的紫                          辐射时间延长至 168 h 时其拉伸强度为 23.1 MPa，
            外线后可引起自身分解，失去保护的 WPU 基材发                           断裂伸长率为 254.8%，其拉伸强度和断裂伸长率分
            生氨基甲酸酯键的断裂引起黄变；另一方面纳米 CeO 2                        别降低了 25.0%和 28.1%。从数据对比来看，CWPU
            价电子被激发，能够很好地散射或反射紫外线，从                             胶膜拉伸强度和断裂伸长率的下降率分别为 DWPU
            而起到了屏蔽紫外线的作用，减轻了基材的黄变                      [22] 。   胶膜的 52.2%、56.7%，分别下降了 47.8%和 43.3%。
            2.5.2   改性膜耐磨性能分析                                  这主要是由于：第一、表面包覆了 PVA 分子的纳米
                 经紫外辐射处理后，改性膜的耐磨性通过磨损                          CeO 2 粒子表面由疏水性变成亲水性，与 WPU 体系
            量（500 r/min）来表征，结果如图 7 所示。                         的界面粘结力增强，与 WPU 分子间的氢键作用增
                                                               强，分子链刚性增强，因此，表现出复合胶膜对外
                                                               界应力承受能力更强；第二、纳米 CeO 2 作为金属无
                                                               机物，自身硬度较高，适量添加能够对复合膜起到
                                                               一定的增强、增韧的效果           [24] ；第三、UV-0 作为有机
                                                               紫外吸收剂在吸收紫外线光能量后，发生分子的热
                                                               振动，这部分热量来不及释放就被胶膜吸收，引起
                                                                                            [5]
                                                               胶膜的韧性减弱，力学性能变差 。





             图 7  DWPU 胶膜和 CWPU 胶膜经紫外辐射后的耐磨性能
            Fig. 7    Wear  resistance of DWPU  film and CWPU film
                   after UV radiation

                 由图 7 可知，DWPU 胶膜经过 48 h 紫外辐射后
            的磨损量为 0.12 g，辐射处理时间延长至 168 h 后，
            其磨损量可迅速提高至 0.22 g，CWPU 胶膜经 48 h
            紫外辐射处理后的磨损量为 0.062 g，进一步将辐射

            时间延长至 168 h 时其磨损量仅增大至 0.096 g，比                    图 8  DWPU 胶膜和 CWPU 胶膜经紫外辐射后的力学性能
            同等条件下对照组的磨损量降低了 56.4%，这可能                          Fig. 8    Mechanical properties of DWPU film and CWPU
                                                                     film after UV radiation
            是因为 UV-0 作为有机紫外吸收剂，吸收了紫外线，
            自身分子发生降解，降解产物引起了相分离，胶膜                             2.6  TGA 分析
            的致密性变差，从而导致耐磨性变差，此外纳米                                  为了比较改性胶膜的热稳定性，分别对 DWPU
            CeO 2 尽管以共混的方式实现对 WPU 的改性，但由                       胶膜和 CWPU 胶膜进行了 TGA 测试，图 9 为 DWPU
            于 PVA 分子中的羟基可以与 WPU 分子链形成氢键，                       胶膜和 CWPU 胶膜的热失重曲线和热失重速率曲
            二者的相容性较好，使分子链缠结在一起，纳米                              线。由图 9 可以看出，样品的 TGA 曲线趋势大体一
            CeO 2 填充在间隙中，提高了胶膜的致密性，从而                          致，在相同温度下，CWPU 胶膜的热失重明显小于
            明显提高 WPU 样品经过紫外辐射处理后的耐磨                            DWPU 胶膜。
            性能   [23] 。                                            表 3 为 DWPU 胶膜和 CWPU 胶膜的主要热分
            2.5.3   改性膜力学性能分析                                  解温度。由表 3 可知，质量损失 5%时，DWPU 胶
                 经紫外辐射处理后，通过拉伸强度和断裂伸长                          膜和 CWPU 胶膜的热分解温度分别为 173.68、
            率来表征改性膜的力学性能，结果如图 8 所示。由                           216.52  ℃，DWPU 胶膜的质量损失为 50%时，对应
            图 8 可知，随着紫外辐射时间的延长，DWPU 胶膜                         的分解温度为 310.62  ℃，而在该温度时，CWPU
            和 CWPU 胶膜的拉伸强度及其断裂伸长率均出现下                          胶膜的质量损失仅为 12.35%。由图 9 中 DTG 曲线
            降趋势。DWPU 胶膜未辐照前的拉伸强度达到                             和表 3 可知，DWPU 胶膜最大热分解速率对应的温
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