西顿前沿 | 聚合物的黄变

一、黄变的定义和测量方法

1、黄变的定义

涂层暴露在光（UV）、热、空气（氧气）、应力、化学浸蚀和水分等环境下出现颜色发黄的现象。

2、黄变的测量方法

（1）测试标准。

①GB/T 8427-2008《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》；

②GB/T 30669-2014《纺织品色牢度试验耐光黄变色牢度》；

③FZ/T 01078-2009《织物吸氯泛黄试验方法》。

定量法：色差仪测L. A. B值

二、黄变的机理

1、光波

可见光的组成

2、颜色和波长

颜色：物质对不同波长的光的选择性吸收。

不同物质对光的选择性吸收

紫红色颜料吸收光谱

黄色颜料吸收光谱

绿蓝色颜料吸收光谱

物质颜色和吸收波长的关系

物质颜色

吸收光颜色

吸收光波长/nm

黄绿

400-450

450-480

绿蓝

480-490

蓝绿

490-500

紫红

500-560

黄绿

560-580

紫蓝

580-600

绿蓝

600-650

蓝绿

650-750

3、为什么物质会选择性吸收光

分子结构：生色团、助色团。

生色团：具有不饱和键和未成对电子的官能团，如C=C，C=O，C=N，C≡N，C≡C，N=N，-NO2等。

特点：能吸收特定波长的光，越多（共轭效应越强）生色作用越强。

助色团：含孤对电子的基团，如-OH，-OR，-NH2，-NHR，-X（卤素）等。

特点：本身不吸收光，但能改变生色团吸收波长和强度。

4、不同颜色染料的分子结构

5、黄变的种类：光氧化黄变、热氧化黄变和金属离子催化黄变。

（1）光氧化黄变

触发条件：紫外线（UV）+氧气。

①UV能量激发聚合物分子的电子，使其从HOMO跃迁至LUMO（打破原电子稳定结构）；②激发态分子与氧气反应，生成过氧自由基（-O-O-·），计算显示该自由基的键解离能低（易反应）；③过氧自由基进一步断裂，生成醛、酮、羧酸等发色团（这些基团的HOMOLUMO能隙恰好对应可见光吸收）。

（2）热氧化黄变

触发条件：高温+氧气。

①高温提供能量，使聚合物分子中的弱键（如叔碳C-H键）断裂，生成碳自由基（键解离能计算可定位“弱键位置”）；

②碳自由基与氧气反应，逐步生成醌类、共轭双键等发色团（共轭结构会缩小HOMO-LUMO能隙，引发可见光吸收）。

（3）金属离子催化黄变（添加剂/杂质引发）

触发条件：聚合物中残留的金属离子（如Fe³⁺、Cu²⁺）+氧气/水分。

①金属离子的d轨道可与聚合物分子形成配位键，降低反应活化能（计算显示配位后反应能垒下降30%-50%）；

②加速过氧化物分解，快速生成发色团，且金属离子自身的颜色（如Fe³⁺的黄色）会叠加黄变效果。

三、如何提高耐黄变

解决方法：分子结构、合成工艺等。

1、分子结构

（1）减小或不使用含芳香环、不饱和键等共轭结构的原料。

（2）减小或不使用含胺的原料。

（3）提高原材料纯度。

2、合成工艺

降低引发剂残留。