從機理上來說EVA膠膜變黃的原因主要源于以下幾個方面:
一:EVA自身的光熱降解、氧化
EVA封裝膠膜在室外會因受到熱氧的作用而降解。Norman S.Allen等對熱氧老化進行了研究。研究發(fā)現(xiàn),EVA的降解主要包括兩步:一是醋酸的減少;二是氧化和主鏈的斷裂。降解速度在氧氣中要比氮氣中快。
但加速老化實驗表明,紫外光對EVA老化而變黃的影響是最大的。在研究中發(fā)現(xiàn),純EVA膠膜中包含短α-β不飽和羰基和可以起到光敏劑作用的雜質(zhì)。在120℃以下的層壓過程EVA結(jié)構(gòu)發(fā)生微小的變化,但在140℃一150℃之間,EVA結(jié)構(gòu)會發(fā)生很大的變化,產(chǎn)生了新的紫外光生色團。具體機理為在交聯(lián)過程中在原來的α-β不飽和羰基處產(chǎn)生了新的Uv引發(fā)基團,即多烯烴。這些多烯烴由一些長短不一的共扼(C=C)組成。這種結(jié)構(gòu)上的變化使發(fā)射峰產(chǎn)生紅移。而這些共扼的C=C會吸收紫外光和可見光,造成EVA膠膜的變色。
EVA顏色的改變降低了可見光的透過率。通過結(jié)構(gòu)分析,認為EVA變黃的原因是C=C共扼體系的形成和延長。熒光光譜分析表明,在光熱降解過程中,發(fā)射光譜紅移且強度減弱,在415cm-1附近的最初產(chǎn)生的發(fā)射峰(對應(yīng)于固化產(chǎn)生的生色基團)逐漸消失,表明紫外吸收劑在EVA光熱降解過程中因為發(fā)生了光化學降解而猝滅。(化學原因第2條)
注:反應(yīng)最終產(chǎn)生生色基團共扼碳碳雙鍵-(C=C)y-和0c—B-不飽和羰基一(C=C)y-C=O。當y=l-5時,膠膜無色;當y>3—6時,膠膜呈淺黃色,當y>6-13時,膠膜呈棕黃色。在這些反應(yīng)中,有醋酸或乙醛等放出,且醋酸會促進EVA變黃。
二:殘余的交聯(lián)劑與抗老化劑之間的反應(yīng)
研究表明,多余的交聯(lián)劑在光作用下降解產(chǎn)生活潑的自由基,可與紫外線吸收劑UV 531和抗老化劑Naugard P作用,產(chǎn)生生色基團。例如,自由基與UV 53l的反應(yīng)生成相應(yīng)的生色基團醌。國內(nèi)研究人員對紫外老化前后的EVA膠膜紅外光譜的分析結(jié)果與這一觀點一致,EVA膠膜紫外老化前后紅外光譜鹽線變化不大,未見明顯的羰基C=0生成,醋酸酯基團含量未見減少,表明EVA膠膜變黃的原因并不是聚醋酸乙烯降解,很有可能是過氧化物交聯(lián)劑分解后與防老化劑反應(yīng)生成生色團。由此可見,通過選擇合適的交聯(lián)劑和防老劑品種和用量,可進一步提高膠膜的耐老化性能。