紫外線吸收劑的整體介紹

紫外線吸收劑的定義

這些添加劑優(yōu)先吸收入射的紫外線輻射, 從而保護(hù)聚合物免受輻射。紫外線吸收劑本身不會迅速降解, 但它們會將紫外線能量轉(zhuǎn)化為無害的熱能, 并在整個聚合物基體中消散。由于吸收過程的物理限制, 紫外線吸收劑的有效性受到限制, 它們的吸收能力取決于對高濃度的添加劑和聚合物厚度的需要, 然后才能充分吸收。有效地延緩光降解。然而, 高濃度的添加劑將是不經(jīng)濟(jì)的和技術(shù)上有限的, 而許多應(yīng)用 (如聚烯烴) 在非常薄的部分, 如薄膜和纖維。苯甲酮透明聚烯烴系統(tǒng)良好的通用型紫外線吸收劑, 也可以用于色素化合物。苯并三唑主要用于聚苯乙烯。這兩種也可以用于聚酯。濃度通常是 0.25-1. 0%。

紫外線吸收劑的同義詞

• 紫外光吸收劑
• 光穩(wěn)定劑（盡管定義不同，人們有時候會這樣稱呼）
• 紫外線穩(wěn)定劑

紫外線吸收劑分類

紫外線吸收劑的主要功能是在聚合物中具有發(fā)色基團(tuán)時吸收紫外線, 目的是在發(fā)色基團(tuán)有機(jī)會形成之前，過濾出對聚合物有害的紫外光。首先, 紫外線吸收劑必須在290和 350 nm 范圍內(nèi)發(fā)揮作用。紫外線吸收劑的目的是吸取有害的紫外線, 并迅速將其轉(zhuǎn)化為無害的熱量。在此過程中, 吸收的能量被轉(zhuǎn)化為分子成分的振動和旋轉(zhuǎn)能量。為了使紫外線吸收劑有效, 這一過程的發(fā)生必須比基體內(nèi)的相應(yīng)反應(yīng)更快, 而且在能量轉(zhuǎn)換過程中, 無論是紫外線吸收劑還是它打算穩(wěn)定的聚合物都不會被破壞。最重要的紫外線吸收體是:

1. a) 2-(2 羥基苯基)-苯并三唑
2. b) 2-羥基-苯甲酮
3. c) 羥基苯基三嗪

每一個紫外線吸收劑組都可以用典型的吸收和透射光譜來表征。

紫外線吸收劑反應(yīng)機(jī)理

紫外線吸收劑的有效性不僅取決于它們的吸收特性, 而且最重要的是由朗伯-比爾定律決定。

消光E取決于波長, 可以被看作是對紫外線吸收劑的穩(wěn)定或篩選效果的量度。換言之, E越大, 紫外光屏蔽和穩(wěn)定效應(yīng)越好-在假設(shè)紫外線吸收劑本身并沒有被光線所破壞。因此, 消光E依賴于聚合物中的紫外線吸收劑的消光系數(shù)、濃度c, 以及無色聚合物的薄膜厚度d。

為了使紫外線吸收劑有效, 它必須比聚合物更好和更快地吸收紫外光, 它意味著在副反應(yīng)被觸發(fā)之前穩(wěn)定和消散吸收的能量。這意味著, 以紫外光的形式吸收的能量的轉(zhuǎn)換必須在單體態(tài)狀態(tài)下進(jìn)行。系統(tǒng)間交叉 (過渡 S1 至 T1), 因此必須排除磷光。

與光穩(wěn)定劑協(xié)同效應(yīng)

紫外線吸收劑不能全部吸收產(chǎn)品暴露時受到的紫外線輻射。一些紫外線輻射會穿透表面。正因為如此, 光穩(wěn)定劑被使用于聚合物中。這些分子通過清除任何形成的自由基而起作用-這與紫外線吸收劑不同, 紫外線吸收劑通過來阻止自由基的形成。大多數(shù)配方將使用吸收劑和光穩(wěn)定劑的組合。紫外線吸收劑與光穩(wěn)定劑 的協(xié)同組合是聚合物穩(wěn)定的最佳方法。紫外線吸收劑服從朗伯比爾定律是

因此, 吸光度與 UVA 的濃度 (320 至400納米 (用于固化)、其摩爾吸收率 (消光系數(shù)) 和路徑長度 (涂層厚度) 呈線性相關(guān)。光穩(wěn)定劑是自由基清除劑, 不受比爾定律的控制, 在系統(tǒng)中的任何地方工作。

紫外線吸收劑與光穩(wěn)定劑市場

在2015年, 全球塑料和涂料紫外線吸收劑(包括光穩(wěn)定劑) 的市場規(guī)模約130億人民幣, 未來四年內(nèi)3% 至4% 的復(fù)合平均增長率增長。這歸因于新興市場的工業(yè)發(fā)展, 以及全球涂料需求的顯著增長。例如, 汽車和工業(yè)涂料推動了對聚合物添加劑的需求。隨著高技術(shù)在添加劑制造和開發(fā)的門檻,?紫外線吸收劑 (包括光穩(wěn)定劑) 制造商位于少數(shù)化學(xué)發(fā)達(dá)國家。新的增長機(jī)會在于新的應(yīng)用領(lǐng)域的探索和新應(yīng)用的開發(fā)。

選擇紫外線吸收劑應(yīng)遵循的一般原則

1、穩(wěn)定性和萃取

光穩(wěn)定劑和抗氧化水解性是可以的, 它是顏色穩(wěn)定性需要注意。此外, 兩種添加劑不應(yīng)與系統(tǒng)中的其他成分發(fā)生反應(yīng), 也不應(yīng)腐蝕設(shè)備, 也不應(yīng)在物品表面提取物質(zhì)。受阻胺光穩(wěn)定劑通常呈低堿度, 不能和酸性添加劑一起使用, 最終物品在酸性環(huán)境中不適用。

2、解度與相容性

大多數(shù)聚合物是非極性的, 而抗氧化劑, 光穩(wěn)定劑是有點(diǎn)極性。溶解度是一個需要關(guān)注的問題。抗氧化劑和光穩(wěn)定劑應(yīng)溶解, 而不應(yīng)在聚合物加工溫度分解, 大多數(shù)光穩(wěn)定劑可以滿足這一要求。

3、遷移

如果可能, 應(yīng)選擇高分子量和相對較高的熔點(diǎn)抗氧化劑UVA, 每劑量的確定應(yīng)在最嚴(yán)格的處理和最終使用環(huán)境基礎(chǔ)上。

4、處理

當(dāng)抗氧化劑和光穩(wěn)定劑熔化范圍與樹脂的差別很大。可能出現(xiàn)偏流或粘螺桿。當(dāng)此范圍超過100℃時, 光穩(wěn)定劑和抗氧劑應(yīng)加入母粒, 然后與樹脂混合處理。

5、處理和安全

抗氧化劑和紫外線穩(wěn)定劑不應(yīng)有毒或低毒性。沒有或低塵。在塑料過程和壽命中對人體無害。對動物或植物無害。對空氣、泥土和水無污染。用于農(nóng)業(yè)檔案、食品包裝、玩具、一次性輸液套裝或直接食品、藥品、醫(yī)療器械、醫(yī)療器械、人體接觸塑料等。只有 FDA 或歐盟批準(zhǔn)抗氧化劑和紫外線穩(wěn)定劑遵循最大濃度是允許的。

抗氧劑同時與紫外線吸收劑使用時的選擇指南

在選擇氧化劑與光穩(wěn)定劑結(jié)合使用時需要注意。在正常應(yīng)用溫度下, 高分子量穩(wěn)定劑提供了較高的熱穩(wěn)定性。為了避免變色 (特別是黃色變色),?無BHT 的樹脂應(yīng)使用光穩(wěn)定劑配方。眾所周知, 含硫有機(jī)化合物,?會降低光穩(wěn)定劑所賦予的光穩(wěn)定能力, 應(yīng)避免此類高濃度的化合物。

塑料用紫外線吸收劑的典型應(yīng)用

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