The effects of relative humidity on polymer photodegradation have been studied using a closed loop photoreactor which allows measurements of evolved CO₂. Two different polymers which were expected to have different responses to relative humidity were studied; PVC and polyethylene, both containing photoactive TiO₂ pigment. Relative humidity was controlled in the photoreactor by means of salt solutions and bypass control. With both polymers, there was an initial CO₂ evolution rate which was less dependent on humidity. After a short incubation time, the CO₂ evolution changed to a higher secondary rate which was more sensitive to the relative humidity. For the polyethylene, the secondary rate increased with relative humidity, though above a humidity of 58%, the CO₂ evolution rate was constant. This is consistent with an increase in the formation of hydroxyl radicals. The PVC photodegradation was more complex; with very low humidity, the CO₂ evolution rate was low, but increased significantly to a peak at around 35% RH. At higher humidity levels, the CO₂ evolution rate decreased. This effect is attributed to the catalytic effect of hydrochloric acid. This explanation was confirmed by studying the effects of hydrotalcite additions on PVC degradation. The hydrotalcite replaces the hydrochloric acid with carbonic acid and reduces the CO₂ evolution rate and the effects of humidity. The results clearly demonstrate that the CO₂ evolution method is a very effective way of studying the effects of humidity in a fairly rapid manner

چکیده

اثرات رطوبت نسبی روی تخریب نوری پلیمر با استفاده از یک راکتور نوری حلقه بسته، که امکان اندازه ­گیری CO₂ متصاعد شده را فراهم می­ کند، بررسی شد. دو پلیمر PVC و پلی اتیلن که انتظار می­ رفت پاسخ­ های متفاوتی نسبت به رطوبت نسبی داشته باشند مورد بررسی قرار گرفتند. هر دو پلیمر حاوی رنگدانة فعال نوری TiO₂ بودند. کنترل رطوبت نسبی در راکتور نوری با استفاده از محلول­ های نمک و حلقة کنار گذر انجام شد. برای هر دو پلیمر یک سرعت اولیة تولید CO₂ مشاهده شد که وابستگی کمتری به رطوبت نسبی داشت. بعد از مدت زمان کوتاهی، سرعت تولید CO₂ به یک سرعت ثانویة بالاتر تغییر کرد که حساسیت بیشتری نسبت به رطوبت نسبی داشت. برای پلی اتیلن، سرعت ثانویه با افزایش رطوبت نسبی افزایش یافت، اگرچه در رطوبت بالاتر از %58، سرعت تولید CO₂ ثابت بود. این امر با افزایش تشکیل رادیکال­ های هیدروکسیل مطابقت دارد. تخریب نوری PVC پیچیده­ تر بود؛ در رطوبت بسیار پایین، سرعت تولید CO₂ پایین بود، اما با افزایش رطوبت تا حدود %35 افزایش قابل توجهی پیدا کرد و به مقدار ماکزیمم خود رسید. در مقادیر رطوبت نسبی بالاتر، سرعت تولید CO₂ کاهش یافت. این امر به اثر کاتالیستی هیدروکلریک اسید نسبت داده شد. این توضیح با بررسی اثرات افزودن هیدروتالکیت روی تخریب PVC تأیید شد. هیدروتالکیت باعث جایگزینی هیدروکلریک اسید با کربنیک اسید شده و سرعت تولید CO₂ و اثرات رطوبت را کاهش می ­دهد. نتایج به دست آمده به وضوح نشان می ­دهد که روش تولید CO₂ راهی مؤثر برای بررسی سریع اثرات رطوبت است.

1-مقدمه

اندازه ­گیری CO₂ تولید شده به دلیل مزایایی مانند ارزیابی سریع سرعت تخریب نوری و کنترل آسان شرایط پرتودهی به روشی مناسب برای بررسی تخریب نوری پلیمرها و پوشش ­های پلیمری تبدیل شده است [1-4]. این روش معمولاً از یک سیستم حلقه بسته تشکیل شده است که در آن نمونه تحت تابش UV قرار دارد، درحالی که هوا در یک سیستم بسته جریان دارد و افزایش غلظتCO₂ در گاز فضای فوقانی از طریق یک آشکارساز FT-IR ثبت می­ شود...