全 文 ：第 32 卷第 8 期 高分子材料科学与工程 Vol． 32，No． 8
2016 年 8 月 POLYMEＲ MATEＲIALS SCIENCE AND ENGINEEＲING Aug． 2016
苯并三唑类光稳定剂的合成及在剑麻纤维基复合材料中的应用
于淑娟，韦德麟，陆树文，莫羡忠，杨 芳，梁春群
(广西师范学院 化学与材料科学学院，广西 南宁 530001)
摘要:通过溶液聚合合成了一种梳状复合型高分子光稳定剂 P(HAPBT-co-MTMP-co-OA-co-mPEGA)。采用红外光谱、核
磁共振、热重分析对高分子光稳定剂进行了表征，结果表明，高分子光稳定剂的热分解温度明显高于中间体(2，4-二羟
基苯基)-2H-苯并三唑(DHPBZ)的分解温度。将该光稳定剂应用到 PP /剑麻纤维(SF)与 PE /SF复合材料中能提高其抗
紫外老化性能。通过测试复合材料老化前后的拉伸性能、接触角、羰基指数、乙烯基指数、水萃取损失率、热迁移损失率、
扫描电镜等研究了光稳定剂的稳定化效果，并与低分子紫外线吸收剂 UV-P的应用性能进行对比。结果表明，老化 50 d
后，添加高分子光稳定剂的 PP /SF 和 PE /SF 复合材料拉伸强度保持率分别比其空白复合材料少下降了37． 41%和
38. 17，而添加 UVP的 PP /SF和 PE /SF复合材料的拉伸强度保持率分别比其空白复合材料少下降了12． 72%和12． 85%。
添加高分子光稳定的 PP /SF 和 PE /SF 复合材料羰基指数分别增加了 0. 033 和 0. 018，乙烯基指数分别增加了 0. 07 和
0. 039，增加幅度均较小;接触角测试结果表明无论是否添加光稳定剂的 PP /SF和 PE /SF接触角均随老化程度的加深而
降低，但添加光稳定剂的复合材料接触角降低幅度明显低于空白复合材料;扫描电镜显示光稳定剂的加入使材料老化
后表面裸露出剑麻纤维的表面积相对较小，产生的裂纹也较少;高分子光稳定剂具有优于 UV-P的耐热水萃取与耐热迁
移性能。
关键词:光稳定剂;剑麻纤维基复合材料;紫外光老化;聚丙烯;聚乙烯
中图分类号:TQ314． 24 + 5． 2 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2016)08-0021-07
doi:10． 16865 / j． cnki． 1000-7555． 2016． 08． 005
收稿日期:2015-09-08
基金项目:广西自然科学基金资助项目(2013GXNSFAA019026)
通讯联系人:于淑娟，主要从事功能助剂的合成研究，E-mail:ysj2007@ 126． com
随着地球大气层中臭氧层空洞的扩大，地面紫外
线辐射不断增强，对人类及其生存环境造成极为不利
的影响。为了防御紫外辐射对材料的危害，光稳定剂
的应用范围也随着工业的发展不断扩大。苯并三唑类
紫外线吸收剂在200 ～ 400 nm范围内有较好的紫外吸
收性能，适用于各种浅色制品，并且与受阻胺光稳定剂
(HALS)有协同效应，被广泛应用于塑料产品、涂料、
粘合剂、汽车部件、木塑产品等［1］。另外随着新材料
的涌现以及加工方法的不断改进，对光稳定剂的耐热
性和长效性要求越来越高，目前一些塑料产品的加工
温度都比较高，这就要求光稳定剂具有较高的耐热性，
避免高温加工时造成光稳定剂的损失。
木塑复合材料由于其充分利用了农林业废弃物和
回收塑料，能够有效地缓解环境和资源压力而受到社
会各界的重视［2 ～ 4］。但木塑复合材料同样存在长期暴
露在阳光下容易受紫外光的辐射而老化的问题，因此
如何防御材料的过快老化、延长材料的使用寿命显得
十分必要。目前大部分木塑复合材料仍采用常用的低
分子二苯甲酮或苯并三唑类光稳定剂，而木塑复合材
料因添加了剑麻纤维、木粉、蔗渣等植物纤维，材料的
老化过程变得更加复杂。本文合成了一种梳状复合型
高分子光稳定剂，并应用到 PP /SF与 PE /SF复合材料
中，同时与低分子光稳定剂 UV-P 进行对比考察其应
用性能，进而分析剑麻基木塑复合材料的紫外光老化
性能。
1 实验部分
1． 1 实验原料及仪器
剑麻纤维:工业级，广西农垦集团;硅烷偶联剂
KH-550:分析纯，上海达瑞精细化学品有限公司;聚丙
烯:PPH-T03，中国石化北海炼化有限责任公司;线型
低密度聚乙烯(LLDPE) :DFDA-7042，中国石油天然气
股份有限公司独山子石化分公司;丙烯酸十八醇酯
(OA) :纯度≥98． 0%，南京市利源化工有限公司;2-
(2，4-二羟基苯基)-2H-苯并三唑(DHPBZ)［5］、聚乙
二醇单甲醚丙烯酸酯(mPEGA)［6］、2，2，6，6-四甲基哌
啶醇酯(MTMP)［7］:参考文献合成。
开放式塑炼机:XK-160 型，江都市天发试验机械
厂;平板硫化机:QLB-25T 型，江都市静科试验机械有
限公司;万能试验机:XWW-20 型，承德金建检测仪器
有限公司;紫外线老化试验箱:ZN-P-UVA 型，苏州智
河环境试验设备有限公司;衰减全反射红外光谱仪:
IS10 型，美国 Thermo Scientific 公司;接触角测量仪:
JC2000D1 型，上海中晨数字技术设备有限公司;扫描
电子显微镜:ZEISS EVO18 型，德国 Carl Zeiss AG 公
司。
1． 2 高分子光稳定剂的合成
1． 2． 1 2-(2-羟基-4-丙烯酸酯基苯基)-2H-苯并三唑
(HAPBT)的合成 :将 28. 1 g DHPBZ、14 mL 三乙胺、
400 mL四氢呋喃加入到带有机械搅拌、冷凝回流装置
的 250 mL三口烧瓶中，冰浴(0 ～ 5 ℃)下快速搅拌并
缓慢滴加 14. 48 g 丙烯酰氯，1 h 内滴完，保温继续反
应 8 h。反应结束后将产物倒入大量冰水中沉淀，沉淀
物用 200 mL 50%乙醇水溶液重结晶，得到黄绿色针状
晶体，产率 65%。
1． 2． 2 复合型高分子光稳定剂的合成［6］:将共聚单
体 HAPBT、MTMP、OA、mPEGA 按摩尔比1∶ 1∶ 2∶ 2
加入三口瓶中，甲苯(单体总质量的 2 倍)为溶剂，偶
氮二异丁腈(单体总质量的 1%)为引发剂，氮气保护
下反应 24 h，产物用石油醚沉淀，得到一种梳状复合型
高分子光稳定剂 P(HAPBT-co-MTMP-co-OA-co-mPE-
GA) ，结构式如Scheme 1所示，收率为 89%。通过核磁
计 算 实 际 的 共 聚 单 体 配 比 为 n(HAPBT)∶
n(MTMP)∶ n(OA)∶ n(mPEGA)= 0． 598∶ 0． 611∶
2． 031∶ 1． 469。
Scheme 1 Structural of P(HAPBT-co-MTMP-co-OA-co-mPE-
GA)
1． 3 剑麻纤维基复合材料的制备
1． 3． 1 剑麻纤维预处理:将 5 cm长度的剑麻纤维加
入到 2%氢氧化钠水溶液中，于 90 ℃浸泡 30 min，取
出用水洗涤多次直到纤维呈中性为止，80 ℃烘干至恒
量;另在适量 95%乙醇溶液中加入质量分数约 5%的
冰醋酸，搅拌下加入质量分数为 2% 的硅烷偶联剂
KH-550，水解 5 min，然后将上述碱处理干燥后的剑麻
纤维投入硅烷偶联剂溶液中浸泡 1. 5 h，于 80 ℃烘干
至恒量，装袋备用。
1． 3． 2 剑麻基复合材料的制备
(1)板材配方:PP /SF的配方为 PP 100 phr，SF 30
phr;PE /SF的配方为 LLDPE 100 phr，SF 30 phr。
(2)板材的制备:按 Tab. 1 中实验配方将原料投
入高速混合机中混合 60 s，然后在 140 ℃开放式混炼
机上进行塑炼。塑炼后的样品用平板硫化仪模压成 4
mm厚度的板材，其中模压温度 150 ℃，压强 14. 5
MPa，模压时热压 15 min，冷压 10 min。按照 GBT
1040． 4 － 2006 标准，将板材裁成哑铃型标准试样、待
测。
Tab． 1 Experimental proportion of sisal based wood
plastic composite plate
No． PP /SF PE /SF P1 UV-P MTMP
1# 100 2
2# 100 2
3# 100 1 1
4# 100 1 1
note:P1 is representative of P(HAPBT-co-MTMP-co-OA-co-mPE-
GA)
1． 4 人工加速紫外光老化试验
根据 GBT16422． 3 － 2014 标准，采用 UVA 型紫外
线老化试验箱进行人工加速紫外老化试验，灯管为 1A
型(UVA-340)。老化过程单个循环周期为 12 h，其中
包括 8 h 光照、0. 25 h 喷淋、3. 75 h 凝露，光照及凝露
过程中控温(50 ± 3)℃。整个老化过程总共为 100 个
循环周期(50 d) ，老化每隔 10 d 取样 1 次进行性能测
试。
1． 5 试样老化前后拉伸强度的测试
将上述老化前后的样品采用 XWW-20 型万能试
验机进行拉伸强度测定。设定拉伸速率为 5 mm /min，
每个样品进行 5 个平行试验，然后取平均值。
1． 6 试样老化后羰基指数与乙烯基指数的测定
采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱法(ATＲ-
FT-IＲ)对试样进行 ATＲ-FT-IＲ 测试。根据谱图中波
22
高分子材料科学与工程 2016 年
数约 1720 cm －1处的羰基峰值变化，分析材料表面化
学成分的变化规律，以 2920 cm －1处的C － H伸缩振动
峰作为参照。羰基指数(Ic)、乙烯基指数(Iv)分别按
式(1)与式(2)进行计算。
Ic = I1720 / I2910 (1)
Iv = I800 / I2910 (2)
式中:I1720———羰基峰中 C = O的伸缩振动峰面积;
I2920———聚合物主链上 － CH2 －的C － H的伸缩振动峰
面积。
1． 7 水萃取质量损失率测试
使用刨刀从不同板材上刮取碎屑状样品，精确称
量后，置于索氏提取器中用热水抽提 5 d，然后于真空
烘箱中 80 ℃烘干至恒量，称量。质量损失率通过式
(3)计算:
Δm =(m0 －m1)/m0 (3)
式中:m0———水萃取前样品质量，g;m1———水萃取后
样品质量，g。
1． 8 热外迁移损失率测试
使用刨刀从制备的板材上取碎屑状样品，精确称
量后将其平铺于 2 层滤纸中间，再用 2 片光滑陶瓷片
于上下两面将其夹持，在上方置一个 5 kg 左右重物保
持压力，放入烘箱中，升温至 70 ℃保持 72 h，期间从样
品中迁移出的物质将被滤纸吸收。质量损失率通过式
(4)计算:
Δm =(m0 －m1)/m0 (4)
式中:m0———测试前样品质量，g;m1———测试后样品
质量，g。
2 结果与讨论
2． 1 高分子光稳定剂的结构和热稳定性分析
2． 1． 1 P(HAPBT-co-MTMP-co-EGA-co-OA)的 IＲ 分
析:Fig． 1 是 P(HAPBT-co-MTMP-co-EGA-co-OA)的红
外谱图。3443 cm －1为苯并三唑中酚羟基的伸缩振动
缔合峰，2918 ～ 2852 cm －1处宽峰为十八醇酯与聚乙二
醇单甲醚分子链上 － CH2的C － H，－ CH3中C － H以及
哌啶酯中 － CH3的C － H伸缩振动峰的叠加峰，1727
cm －1处为共聚单体的酯基中羰基C = O伸缩振动峰;
1619 cm －1，1468 cm －1为苯并三唑结构中取代苯环骨
架C － C伸缩振动特征峰;1111 cm －1是侧链 mPEG 分
子链上的C － O － C伸缩振动峰。这些数据初步表明产
物结构与设计相符。
2． 1． 2 P(HAPBT-co-MTMP-co-EGA-co-OA)的 1H-
NMＲ分析:共聚产物 P(HAPBT-co-MTMP-co-EGA-co-
OA)的 1H-NMＲ如 Fig． 2 所示。其中化学位移(δDM-
SO) :1. 2 处宽峰为哌啶结构中的 － CH3中 H位移与高
分子主链中 － CH2中 H 位移的重叠峰，δ3． 5处宽峰为
mPEG分子链 － CH2中 H 的位移重叠峰，δ5． 12，5. 25
处为哌啶结构中 － CH2 －中 H 的位移;δ6． 45，7. 61 与
8. 07 左右为苯并三唑中苯环的 H 位移，δ2． 50(氘代
DMSO，溶剂峰)。由核磁数据进一步证明了产物分子
结构的正确性。
Fig． 1 FT-IＲ spectrum of P(HAPBT-co-MTMP-co-EGA-co-OA)
Fig． 2 1H-NMＲ spectra of P(HAPBT-co-MTMP-co-EGA-co-OA)
Fig． 3 TGA of P(HAPBT-co-MTMP-co-EGA-co-OA)and DHPBZ
2． 1． 3 P(HAPBT-co-MTMP-co-EGA-co-OA)的 TGA
分析:测试了高分子光稳定剂 P(HAPBT-co-MTMP-co-
EGA-co-OA)的热失重，并与紫外吸收单体 DHPBZ 的
热失重进行了对比，如 Fig. 3 所示。共聚物热失重达
到 10%的温度为 352. 6 ℃，DHPBZ 热失重达到 10%
的温度为 172. 9 ℃。另外从失重速率来看，DHPBZ 的
失重速率明显高于高分子光稳定剂，所以高分子光稳
32第 8 期 于淑娟等:苯并三唑类光稳定剂的合成及在剑麻纤维基复合材料中的应用
定剂的热稳定性要高于 DHPBZ的热稳定性，可以较好
地避免其应用在复合材料中因分解温度低而造成损
失。
2． 2 光稳定剂 P(HAPBT-co-MTMP-co-EGA-co-OA)
用量对 PP/SF木塑复合材料拉伸强度保持率的影响
考察了光稳定剂 P(HAPBT-co-MTMP-co-EGA-co-
OA)用量对 PP /SF 木塑复合材料拉伸强度保持率的
影响，如 Fig. 4 所示。可以看出，当 P(HAPBT-co-MT-
MP-co-EGA-co-OA)质量分数为 1%时，复合材料的拉
伸强度保持率比纯 PP /SF 复合材料的稍高。随着光
稳定剂添加量的增加，复合材料拉伸强度保持率增加，
但质量分数 3%与质量分数 2%的相比增加较少，所以
综合考虑，在研究其它紫外光老化性能时，复合材料中
添加质量分数 2%的光稳定剂 P(HAPBT-co-MTMP-co-
EGA-co-OA)为宜。
Fig． 4 Effect of loading of light stabilizers on tensile strength re-
tention rate of UV aging different composites
2． 3 试样老化前后拉伸性能分析
Fig． 5 是光稳定剂对 PP /SF和 PE /SF复合材料老
化前后拉伸强度保持率的影响。从图中可以看出，不
添加任何光稳定剂的 PP /SF 和 PE /SF 复合材料的拉
伸强度保持率随老化时间的延长均呈下降趋势，在老
化 30 d之后降低更快。当复合材料老化 50 d，加入高
分子光稳定剂的 PP /SF 和 PE /SF 复合材料拉伸强度
保持率分别降低了6． 56%和8． 79%，降低幅度很小，如
图中 1#和 2#曲线所示;加入低分子光稳定剂 UV-P 与
中间体 MTMP时，PP /SF和 PE /SF 复合材料的拉伸强
度保持率分别下降了31． 25%和34． 11%，下降幅度相
对较大，但与未加光稳定剂的 2 种复合材料下降的
43． 97%，46． 96%相比有所减缓，整体来看剑麻基复合
材料经过紫外光照射后，由于光氧化作用，分子链断裂
导致复合材料的力学性能均下降，但加入光稳定剂的
复合材料降解后拉伸强度保持率下降幅度不大。这是
因为所合成高分子光稳定剂分子链中同时含有紫外光
吸收功能单体与自由基捕捉剂，不仅吸收紫外光还可
以捕捉自由基。另外分子链中同时含有亲水与亲油分
子基团，使 PP、PE 塑料基体与剑麻纤维之间结合更
好。该光稳定剂不仅起到光稳定化作用还可以起到偶
联剂的作用。另外紫外光老化而产生的化学反应主要
发生在试样表层，试样内层的大分子链结构并未发生
大的变化，所以其拉伸性能变化不大［8，9］。可见光稳
定剂的加入较好地改善了复合材料的抗紫外老化性
能。
Fig． 5 Effect of light stabilizers on tensile strength retention rate
of UV aging different composites
Fig． 6 Contact angle variation curves of different sisal fiber com-
posites
2． 4 试样老化后表面接触角的分析
本文测试了性能较好的添加高分子光稳定剂的 2
种复合材料的接触角随老化时间的变化规律，并与纯
的 PP /SF、PE /SF 复合材料进行了对比，测试结果如
Fig. 6 所示。可以看出，2 种复合材料无论是否添加光
稳定剂，接触角均随老化时间的延长而呈下降趋势，这
是因为随着老化程度加深，材料表面裸露出来的剑麻
纤维面积随之增大，亲水性增强，从而导致材料接触角
下降。添加高分子光稳定剂的复合材料均比未添加光
稳定剂的纯复合材料的接触角的降低程度减缓，说明
光稳定剂的添加，有效减缓了材料的过快老化，起到了
一定的光稳定作用，从而使材料表面剑麻纤维裸露的
表面积有所减小。对比 PP /SF 和 PE /SF 复合材料分
析，PP /SF和 PE /SF复合材料表面接触角老化前分别
42
高分子材料科学与工程 2016 年
为86． 5°和89°，起始接触角不同，是因为加工过程中复
合材料表面的粗糙程度不同以及材料表面结构不同所
致。添加高分子光稳定剂后 2 种复合材料的接触角降
低程度相差较小，说明该高分子光稳定剂对 2 种材料
具有一致的光稳定化效果。
2． 5 试样老化后表面化学成分的分析
高分子材料发生光氧老化后，分子链断裂而生成
羰基与不饱和的乙烯基，通过分析其化学成分的变化，
可以判断材料受到破坏的程度。Fig. 7 分别为添加高
分子光稳定剂的 PP /SF 和 PE /SF 复合材料的羰基指
数和乙烯基指数的测试结果。可以看出，随着老化时
间的延长，羰基指数与乙烯基指数均略有增加，PP /SF
复合材料羰基指数由老化前的 0. 198 到老化 50 d 的
0. 231，增加了 0. 033。PE /SF 复合材料的羰基指数由
老化前 0. 249 到老化 50 d的 0. 267 增加了 0. 018。说
明随着老化时间的延长，羰基指数增长的速度都比较
缓慢。这是因为光稳定剂的加入有效减缓了光老化速
度，随着老化程度的加深，剑麻纤维在复合材料表面裸
露较少，所以羰基指数增加缓慢;对于乙烯基指数，1#
和 2#复合材料同样随着材料老化程度的加深略有增
加，老化 50 d后，乙烯指数分别增加了 0. 07 和 0. 039，
但增加幅度较小。可见高分子光稳定剂 P(HAPBT-co-
MTMP-co-mPEGA-co-OA)能够有效减缓紫外光老化过
程，从而避免高分子材料的过快老化降解。
Fig． 7 Effect of P(HAPBT-co-MTMP-co-mPEGA-co-OA)on
carbonyl index and vinyl index of UV aging different
composites
2． 6 试样老化后表面微观结构的分析
采用 SEM 观察了未添加光稳定剂的 PP /SF 与
PE /SF复合材料以及质量分数 2% P(HAPBT-co-MT-
MP-co-OA-co-mPEGA)的复合材料老化前和老化 30 d
的样品表面的形貌，如 Fig. 8 所示。从图中可看出，在
未老化前 1#与 2#的样品表面比较平整，说明复合材料
在加工过程中，聚丙烯与聚乙烯包裹住剑麻纤维，形成
了 PP和 PE的连续表面层，这样的表面形态有助于减
少复合材料在潮湿环境下水分的进入，可以增强复合
材料的耐水性能。但当材料受到长期紫外光照射后，
材料表面分子链断裂，较长的分子断裂形成短的分子
链，在内聚力的作用下聚乙烯与聚丙烯分子链被拉断
而逐渐形成微细裂纹［10，11］。如 Fig. 8 所示，未添加光
稳定剂的 PP /SF、PE /SF复合材料紫外光老化 30 d 后
表面剑麻纤维裸露出材料表面较多，并且材料表面有
微小的裂纹，其主要原因是由于复合材料在紫外光的
照射下发生紫外光降解，大分子链断裂，使 PP 与 PE
的连续层中出现裂纹并导致纤维裸露。添加所合成高
分子光稳定剂后剑麻纤维在材料表面裸露出的面积相
对较小，这是因为在复合材料中添加高分子光稳定剂
既有吸收紫外光也有捕捉自由基的作用，从而减弱了
紫外线对复合材料表面 PP与 PE 分子链的破坏，对复
合材料起到保护作用。
Fig． 8 Microstructure surface of different sisal fiber composites
by UV aging 30 d
2． 7 光稳定剂的水萃取质量损失性能分析
低分子量光稳定剂通常容易在溶剂、雨水、紫外光
等作用下从材料中迁移出来，从而降低材料的耐紫外
光老化性能。本文测试了添加光稳定剂的 PP /SF 和
PE /SF复合材料中光稳定剂的外迁移性，如 Fig. 9 所
示。其中添加高分子光稳定剂 P(HAPBT-co-MTMP-
co-mPEGA -co-OA)的复合材料 1#和 2#的质量损失率
分别为0． 04%，0． 05%，均比添加小分子复配光稳定剂
3#的0． 48%和 4#的0． 49%要少得多，这说明高分子光
稳定剂能够很好地保留在剑麻纤维基复合材料中，而
52第 8 期 于淑娟等:苯并三唑类光稳定剂的合成及在剑麻纤维基复合材料中的应用
小分子光稳定剂很容易被热水萃取掉了一部分。这与
光稳定剂的结构有一定关系，高分子光稳定剂分子链
相对较长，在热水中的溶解度要低于低分子光稳定剂。
由此可见该高分子型光稳定剂能有效克服低分子光稳
定剂可被热水抽提的缺陷，具有较强的耐抽提性能。
Fig． 9 Mass loss rate of sisal fiber composites after water extraction
test
2． 8 光稳定剂的热外迁移性能分析
光稳定剂的热外迁移测试结果如 Fig. 10 所示。
高分子型光稳定剂 P(HAPBT-co-MTMP-co-mPEGA-
co-OA)的损失比较少，在 PP /SF 材料中损失率为
0 ． 17%，在 PE /SF 材料中为0 ． 19%;而小分子复配
光稳定剂的损失率最多可达到1 ． 2%。这表明高分
子型光稳定剂能有效克服低分子光稳定剂易受热外
迁移的不足，这是因为所合成的高分子光稳定剂分子
链较长，外迁移速度与低分子光稳定剂相比较慢，所以
短时间内还没有迁移到表面，从而表现热外迁移损失
较小。较好的耐热迁移性能能够较好地避免其在材料
加工和使用过程中的损失，从而提高材料的耐紫外光
老化性能。
Fig． 10 Hot migration mass loss rate of sisal fiber composites af-
ter heat migration test
3 结论
(1)以 2-(2，4-二羟基苯基)-2H-苯并三唑、聚
乙二醇单甲醚、哌啶醇为主要原料合成了一种复合型
高分子梳状光稳定剂。通过FT-IＲ、1H-NMＲ、TGA 对
高分子光稳定剂进行了结构表征与热性能分析，共聚
物热失重 10%的温度为 352. 6 ℃，明显高于 DHPBZ
热失重 10%的温度 172. 9 ℃。
(2)将合成的高分子光稳定剂应用到剑麻纤维基
木塑复合材料 PP /SF 与 PE /SF 中，并与 UV-P 对比考
察光稳定剂的应用效果。结果从复合材料老化前后的
拉伸强度、表面接触角、羰基指数、乙烯基指数、表面微
观变化、水萃取损失率、热迁移损失率等多方面研究结
果显示，高分子光稳定剂具有优于低分子光稳定剂
UVP的综合抗紫外光老化性能。
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Synthesis of Benzotriazole Light Stabilizers and Their
Application in Sisal Fiber Based Composite Materials
Shujuan Yu，Delin Wei，Shuwen Lu，Xianzhong Mo，Fang Yang，Chunqun Liang
(School of Chemistry and Materials Science，Guangxi Teachers Education University，Nanning 530001，China)
ABSTＲACT:A kind of comb like polymer light stabilizer (P(HAPBT-co-MTMP-co-OA-co-mPEGA)was synthesized
by solution copolymerization． The structure of copolymers was confirmed by FT-IＲ，1H-NMＲ and TGA． The results
show that the thermal decomposition temperature of the polymer light stabilizer is significantly higher than the decomposi-
tion temperature of the intermediate(2，4-dihydroxy-phenyl)-2H-benzotriazole． Then the polymer light stabilizer was
applied to the polypropylene /sisal fiber(PP /SF)and polyethylene(PE)/SF composite materials to improve the UV aging
resistance of the materials． The UV aging properties of SF /PP and SF /PE Wood plastic composites were studied by ten-
sile strength retention rate，contact angle of material surface，carbonyl index，vinyl index，loss rate of water extraction
and loss rate of heat extraction before and after aging． The microstructure of the composite was observed by SEM，and
the light stability properties of the polymer light stabilizer and UV-P were compared． The results show that the tensile
strength retention rates of the PP /SF and PE /SF composites with addition of the polymer light stabilizer are decreased by
37． 41% and 38． 17% respectively less than that of the blank composites after 50 d of UV light aging． While the tensile
strength retention rates of the PP /SF and PE /SF composites with the UVP light stabilizer are decreased by 12． 72% and
12． 85% respectively less than that of the blank composites． The vinyl index of PP /SF and PE /SF composites with poly-
mer light stability increases by 0. 033 and 0. 018 respectively，the carbonyl index increases by 0. 07 and 0． 039 respec-
tively，but the increasing range is very narrow． The results of contact angle test show that the contact angle of PP /SF and
PE /SF decrease with the increase of UV aging degree，regardless of whether the light stabilizer is added or not，but the
contact angle of the composite with light stabilizer is significantly lower than that of the blank． SEM show that with the
addition of light stabilizers for polymer composites after aging，exposed sisal fiber surface area is relatively small，fewer
cracks． The polymer light stabilizer has better hot water extraction resistance and heat transfer resistance performances
than the UV-P．
Keywords:light stabilizer;sisal fiber composites;UV aging;polypropylene;polyethylene
72第 8 期 于淑娟等:苯并三唑类光稳定剂的合成及在剑麻纤维基复合材料中的应用