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

Abstract

This subject studied the effect of different UV absorbers (UV 531,UV 326) to absorb ultra

violet 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、理论部分水位水温传感器

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EV

A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 着剂

改变物体的可见或使无的物体着的物质称为着剂。着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，颜料通过直接吸收和散射来减弱光线。根据补原理[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。

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/λ=6.8395×103/λ

式中：N——阿佛加德罗常数，6.024×1023

熔炼焊剂 h——普朗克常数，6.624×10-27尔格·秒

v——光波的频率，秒-1

c——光速，2.998×10-10厘米·秒-1

λ——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)
200	600	C-F	449
290	418	C-H	355~418
300	397	N-H	314~335
340	352	C-O	314~335
350	340	C-Cl	293~360
400	297	C-N	250~272

2.2.2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[6]。

表2-4 紫外线分区及作用

药盒

分段	波长(nm)	地面上自然比率	性质
UV-A 智能电表芯片黑光区	320-380	97	作用较UV-B，UV-C弱，一般可引起晒伤和晒斑
UV-B 红斑区	280-320	苎麻纱2.9	过度照射则伤害皮肤，会引起晶状体浑浊，老年黄斑变性，日光性白内障
UV-C 杀菌区	100-280	0.1	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-醋酸乙烯酯(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 350×350×2，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：YSO5104

8，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	EVA	UV531	UV326	黄颜料
Control	100
UV531	100	0.5汽车夜视仪
UV326	100		0.5
Control/YP	100			0.002
UV531/YP	100	0.5		0.002
UV326/YP	100		0.5	0.002
UV326/0.004YP	100		0.5	0.004
UV326/0.006YP	100		0.5	0.006
UV326/0.008YP	100		0.5	0.008
UV326/0.010YP	100		0.5	0.010

YP：Yellow Pigment

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