从机理上来说EVA胶膜变黄的原因主要源于以下几个方面:
一:EVA自身的光热降解、氧化
EVA封装胶膜在室外会因受到热氧的作用而降解。Norman S.Allen等对热氧老化进行了研究。研究发现,EVA的降解主要包括两步:一是醋酸的减少;二是氧化和主链的断裂。降解速度在氧气中要比氮气中快。
但加速老化实验表明,紫外光对EVA老化而变黄的影响是最大的。在研究中发现,纯EVA胶膜中包含短α-β不饱和羰基和可以起到光敏剂作用的杂质。在120℃以下的层压过程EVA结构发生微小的变化,但在140℃一150℃之间,EVA结构会发生很大的变化,产生了新的紫外光生色团。具体机理为在交联过程中在原来的α-β不饱和羰基处产生了新的Uv引发基团,即多烯烃。这些多烯烃由一些长短不一的共扼(C=C)组成。这种结构上的变化使发射峰产生红移。而这些共扼的C=C会吸收紫外光和可见光,造成EVA胶膜的变色。
EVA颜色的改变降低了可见光的透过率。通过结构分析,认为EVA变黄的原因是C=C共扼体系的形成和延长。荧光光谱分析表明,在光热降解过程中,发射光谱红移且强度减弱,在415cm-1附近的最初产生的发射峰(对应于固化产生的生色基团)逐渐消失,表明紫外吸收剂在EVA光热降解过程中因为发生了光化学降解而猝灭。(化学原因第2条)
注:反应最终产生生色基团共扼碳碳双键-(C=C)y-和0c—B-不饱和羰基一(C=C)y-C=O。当y=l-5时,胶膜无色;当y>3—6时,胶膜呈浅黄色,当y>6-13时,胶膜呈棕黄色。在这些反应中,有醋酸或乙醛等放出,且醋酸会促进EVA变黄。
二:残余的交联剂与抗老化剂之间的反应
研究表明,多余的交联剂在光作用下降解产生活泼的自由基,可与紫外线吸收剂UV 531和抗老化剂Naugard P作用,产生生色基团。例如,自由基与UV 53l的反应生成相应的生色基团醌。国内研究人员对紫外老化前后的EVA胶膜红外光谱的分析结果与这一观点一致,EVA胶膜紫外老化前后红外光谱盐线变化不大,未见明显的羰基C=0生成,醋酸酯基团含量未见减少,表明EVA胶膜变黄的原因并不是聚醋酸乙烯降解,很有可能是过氧化物交联剂分解后与防老化剂反应生成生色团。由此可见,通过选择合适的交联剂和防老剂品种和用量,可进一步提高胶膜的耐老化性能。