1. Wat is een lichtstabilisator?
Zonlicht is een elektromagnetische golf. Wanneer het door de ruimte en de ozonlaag gaat, worden bijna alle stralen onder de 290nm en boven de 3000nm uitgefilterd. De elektromagnetische golven die daadwerkelijk de grond bereiken zijn 290nm~3000nm, waarvan het golflengtebereik 400~800nm (ongeveer 40 procent) is zichtbaar licht, de golflengte van ongeveer 800-3000nm (ongeveer 55 procent) infrarood is, en de golflengte van ongeveer 290-400nm (slechts 5 procent) is ultraviolet.
Ultraviolette stralen in zonlicht zijn de belangrijkste reden voor het verouderingseffect van polymeermaterialen. Hoewel ultraviolet licht slechts ongeveer 5 procent van het zonlicht uitmaakt, heeft het veel energie. Nadat het polymeerproduct ultraviolette stralen heeft geabsorbeerd, volstaat het om het polymeer zelf te laten oxideren en afbreken, de chemische bindingen van het polymeer te vernietigen, het te breken en te verknopen, en het uiterlijk en de fysieke en mechanische eigenschappen van het polymeerproduct te veroorzaken verslechteren, en de sterkte wordt verminderd. , leven verkort. Dit proces wordt photoredox of photoaging genoemd. Ultraviolette stralen kunnen ook door de oppervlaktelaag van de huid van een persoon gaan, huidcellen vernietigen, waardoor de huid geleidelijk verhardt en haar elasticiteit verliest, er gerimpeld uitziet en veroudering versnelt.
Lichtstabilisator is een additief voor polymeerproducten (zoals kunststoffen, rubber, coatings, synthetische vezels), die ultraviolette energie kunnen afschermen of absorberen, singletzuurstof kunnen doven en hydroperoxiden kunnen ontleden tot inactieve stoffen. , onder de bestraling van licht, kan het polymeer de mogelijkheid van fotochemische reactie uitsluiten of vertragen, het proces van fotoveroudering voorkomen of vertragen, om het doel van verlenging van de levensduur van polymeerproducten te bereiken.
2. Soorten lichtstabilisatoren
l Lichtafschermend middel: Dit is een soort stof die ultraviolette stralen kan afschermen of weerkaatsen, zodat licht niet in het binnenste van het polymeer kan doordringen, waardoor het polymeer wordt beschermd. Lichtafschermende middelen omvatten anorganische pigmenten zoals roet en titaniumoxide, en organische pigmenten zoals ftalocyanineblauw en ftalocyaninegroen, waarvan roet het beste afschermende effect heeft.
l Ultraviolet absorber: zijn functie kan ultraviolette stralen met een golflengte van 290-410nm effectief absorberen, maar absorbeert zelden zichtbaar licht, en het heeft een goede thermische stabiliteit en lichtstabiliteit. Volgens zijn chemische structuur kan het worden onderverdeeld in: o-hydroxybenzofenonen, benzotriazolen, salicylaten, triazinen en gesubstitueerde acrylonitrillen. Gebruikt als hulplichtstabilisator en gehinderd lichtstabilisator, vooral in polyolefinen of coatings.
l Quencher: het kan de energie accepteren die door de chromofoor in het plastic wordt geabsorbeerd en de energie uitstralen in de vorm van warmte, fluorescentie of fosforescentie, waardoor het polymeer wordt beschermd tegen UV-schade. Het heeft een goed stabiliserend effect op polymeren en wordt meestal gebruikt in films en vezels. Voornamelijk enkele tweewaardige organische nikkelchelaten. Lichtstabilisatoren van organonickel hebben goede prestaties, maar kunnen worden vervangen door andere niet-toxische of lage-toxische uitdovers vanwege de toxiciteit van zware metaalionen.
l Vrije radicalenvanger: dit type lichtstabilisator kan de actieve vrije radicalen die in het polymeer worden gegenereerd opvangen, waardoor het foto-oxidatieproces wordt geremd en het doel van lichtstabilisatie wordt bereikt. Voornamelijk gehinderde amine-lichtstabilisatoren (HALS). Het is het meest veelbelovende nieuwe type hoogrenderende lichtstabilisator en de gemiddelde jaarlijkse groei van de vraag in de wereld is 20 tot 30 procent.
l Hydroperoxide-ontleder: het is een van de lichtstabilisatoren van gehinderde amines. Polymeren kunnen hydroperoxiden genereren tijdens opslag en verwerking, wat resulteert in foto-oxidatieve afbraak van polymeren, en hydroperoxide-afbrekers kunnen peroxiden afbreken, stabiele stikstof-zuurstofradicalen genereren en verder vrije radicalen vangen, waardoor de afbraak van polymeer wordt geremd.
3. Nadelen van lichtstabilisatoren
l Het lichtafschermingsmiddel heeft een goed beschermend effect en een lage prijs, maar heeft lichtafschermende en kleureigenschappen en is alleen geschikt voor ondoorzichtige materialen;
l UV-absorbers hebben een breed toepassingsgebied, maar door hun beschermende werking kunnen ze het oppervlak van producten en dunne producten niet effectief beschermen. Tegelijkertijd zijn er, omdat het pure organische verbindingen zijn, ook vluchtige, glazuur-, migratie- en oplosmiddelextractie. Nadelen, die niet alleen de persistentie van de prestaties beïnvloeden, maar ook leiden tot vervuiling van het milieu;
l Excited state quencher en hydroperoxide decomposer hebben een hoge fotostabiliteit, lage vluchtigheid, weinig bloei en migratie en zijn bestand tegen extractie, wat het oppervlak van producten en dunne producten effectief kan beschermen. De kleur is echter donker, de toxiciteit en de milieuvervuiling zijn groot, en het zal bij hoge temperatuur ontleden en van kleur veranderen, wat een tegenwerkend effect heeft met zwavelhoudende additieven;
l De vrije radicalenvanger is licht van kleur, heeft een uitstekend lichtstabiliserend effect en kan het oppervlak van producten en dunne producten effectief beschermen. Door zijn alkaliteit heeft het echter een antagonistische werking op zure substraten en additieven. De zure omgeving zal de prestaties beïnvloeden. Tegelijkertijd heeft het, net als de UV-absorber, omdat het een pure organische verbinding is, ook nadelen zoals vluchtig, bloeiend, migratie en extractie.
4. Voorbeelden van het werkingsmechanisme van lichtstabilisatoren
1. UVA
2. HALS
