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高分子材料因质轻、性能优而被越来越多地应用在各行各业中。其中既有橡胶高弹性,又有塑料可加工性的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是最具有商业价值的高分子材料之一,被广泛应用于涂料、胶黏剂、薄膜、鞋底、汽车内饰、生物材料等工业品及日常生活用品中。高分子材料常受阳光、水、温度和机械应力等各种环境因素的影响,性能劣化,丧失价值。所以对高分子材料的老化行为进行研究具有重要的理论和现实意义。迄今为止,一些关于TPU老化的研究都主要集中于对物理和机械性能的讨论,几乎没有对其老化机理的研究。本文采用红外(FT-IR)、核磁(1H-NMR)、紫外(UV-Vis))对TPU在紫外光、热氧、微波和自然环境下的老化行为进行了表征,探讨了老化机理,并做了相关的防老化研究。首先,我们对TPU的老化机理进行了研究,结论如下:(1)紫外光老化中,TPU的化学结构没有明显变化。仅是出现了随老化时间的延长,氢键含量增大,氢键化的氨酯基增多,和少量氨醋键断裂,生成烯胺,导致材料的外观变黄。(2)TPU在热氧老化和微波老化中有着相同的老化机理:初期出现因热导致的后熟化现象,使TPU样品中残余的异氰酸酯和水解得的伯胺发生反应,生成脲基,然后,反应进一步进行,生成缩二脲基团,随后,因老化的进行而分解。延长微波老化时间至30min或190℃热氧老化50小时后,TPU硬段区域发生大量分解,只剩下软段部分的聚已二酸丁二醇酯(PBA)。因加热方式的不同,内加热的微波老化对TPU的老化效率远远高于外加热的热氧老化。(3)因自然气候环境的复杂性,TPU的自然老化中既有紫外光老化机理,又有热氧老化机理。在自然老化的前期,主要是紫外光老化机理主导,1年以后才出现与热氧老化相似的变化。同时还发现,TPU的耐老化性能与其硬段含量密切相关。与1180A相比,硬段含量较高的1190A更耐紫外光老化、热氧老化和自然老化。本文创新地建立了自然老化和人工紫外老化的线性关系,首次得出人工紫外光老化1小时等同于自然老化460小时(1180A)、365小时(1190A),190℃人工热氧老化5小时相当于自然老化12个月的结论。为TPU的老化研究及使用寿命估计提供了重要的理论依据。通过添加UV-531、BHT和抗氧剂1076提高TPU的耐候性,发现:当光稳定剂UV-531添加量为0.3%时,TPU经紫外光老化4h后的变化与无防老剂的TPU经紫外光老化2h相同;有添加0.7%抗氧剂的TPU,190℃热氧老化25h的效果与未添加防老剂的TPU热氧老化15h的效果相当;UV-531和抗氧剂BHT或抗氧剂1076的复配防老剂在对TPU耐紫外光性能的改善有协同效应,而对其热氧稳定性能的提高无协同效应。