1. Co je to světelný stabilizátor
Sluneční světlo je elektromagnetické vlnění. Při průchodu vesmírem a ozónovou vrstvou jsou odfiltrovány téměř všechny paprsky pod 290 nm a nad 3000 nm. Elektromagnetické vlny, které skutečně dosáhnou země, jsou 290nm~3000nm, z nichž rozsah vlnových délek je 400~800nm (asi 40 procent) je viditelné světlo, vlnová délka asi 800-3000nm (asi 55 procent) je infračervené a vlnová délka asi 290-400nm (pouze 5 procent) je ultrafialová.
Ultrafialové paprsky ve slunečním světle jsou hlavním důvodem stárnutí polymerních materiálů. Přestože ultrafialové světlo tvoří jen asi 5 procent slunečního záření, má hodně energie. Poté, co polymerní produkt absorbuje ultrafialové paprsky, stačí způsobit samooxidaci a degradaci polymeru, zničit chemické vazby polymeru, rozbít a zesíťovat a způsobit vzhled a fyzikální a mechanické vlastnosti polymerního produktu. se zhorší a pevnost se sníží. , zkrácená životnost. Tento proces se nazývá fotoredox nebo fotostárnutí. Ultrafialové paprsky mohou také procházet povrchovou vrstvou kůže člověka, ničit kožní buňky, což způsobuje postupné tvrdnutí kůže a ztrátu pružnosti, jeví se vrásčitá a urychluje stárnutí.
Světelný stabilizátor je přísada do polymerních produktů (jako jsou plasty, pryž, nátěry, syntetická vlákna), které mohou stínit nebo absorbovat ultrafialovou energii, zhášet singletový kyslík a rozkládat hydroperoxidy na neaktivní látky. Při ozařování světlem může polymer vyloučit nebo zpomalit možnost fotochemické reakce, zabránit nebo zpomalit proces fotostárnutí, aby bylo dosaženo účelu prodloužení životnosti polymerních produktů.
2. Typy světelných stabilizátorů
l Světlo stínící činidlo: Jedná se o druh látky, která může stínit nebo odrážet ultrafialové paprsky, takže světlo nemůže proniknout do vnitřku polymeru, čímž chrání polymer. Činidla stínící světlo zahrnují anorganické pigmenty, jako jsou saze a oxid titaničitý, a organické pigmenty, jako je ftalocyaninová modř a ftalocyaninová zeleň, mezi nimiž má saze nejlepší stínící účinek.
l Absorbér ultrafialového záření: Jeho funkce může účinně absorbovat ultrafialové paprsky s vlnovou délkou 290-410nm, ale zřídka absorbuje viditelné světlo a má dobrou tepelnou stabilitu a světelnou stabilitu. Podle chemické struktury jej lze rozdělit na: o-hydroxybenzofenony, benzotriazoly, salicyláty, triaziny a substituované akrylonitrily. Používá se jako pomocný světelný stabilizátor a bráněný světelný stabilizátor, zejména v polyolefinech nebo nátěrech.
l Zhášeč: Dokáže přijmout energii absorbovanou chromoforem v plastu a vyzařovat energii ve formě tepla, fluorescence nebo fosforescence, čímž chrání polymer před poškozením UV zářením. Má dobrý stabilizační účinek na polymery a většinou se používá ve fóliích a vláknech. Hlavně některé dvojmocné organické cheláty niklu. Organonickelové světelné stabilizátory mají dobrý výkon, ale mohou být nahrazeny jinými netoxickými nebo nízkotoxickými zhášeči kvůli toxicitě iontů těžkých kovů.
l Zachycovač volných radikálů: Tento typ světelného stabilizátoru dokáže zachytit aktivní volné radikály generované v polymeru, čímž inhibuje proces fotooxidace a dosahuje účelu světelné stabilizace. Především bráněné aminové světelné stabilizátory (HALS). Je to nejslibnější nový typ vysoce účinného světelného stabilizátoru a průměrná roční míra růstu poptávky na světě je 20 až 30 procent.
l Hydroperoxidový rozkladač: Je to jeden ze bráněných aminových stabilizátorů světla. Polymery mohou generovat hydroperoxidy během skladování a zpracování, což má za následek fotooxidační degradaci polymerů, a hydroperoxidové rozkladače mohou rozkládat peroxidy, vytvářet stabilní dusík-kyslíkové radikály a dále zachycovat volné radikály, čímž inhibují degradaci polymeru.
3. Nevýhody světelných stabilizátorů
l Činidlo stínící světlo má dobrý ochranný účinek a nízkou cenu, ale má vlastnosti stínění světla a barvení a je vhodné pouze pro neprůhledné materiály;
l UV absorbéry mají širokou použitelnost, ale pro svůj ochranný účinek nedokážou účinně chránit povrch výrobků a tenkých výrobků. Zároveň, protože se jedná o čisté organické sloučeniny, existují také těkavé látky, námraza, migrace a extrakce rozpouštědlem. Nevýhody, které ovlivňují nejen stálost jeho výkonu, ale také vedou ke znečištění životního prostředí;
l Zhášeč excitovaného stavu a hydroperoxidový rozkladač mají vysokou fotostabilitu, nízkou těkavost, malé vykvétání a migraci a jsou odolné vůči extrakci, což může účinně chránit povrch produktů a tenkých produktů. Barva je však tmavá, toxicita a znečištění životního prostředí jsou velké a při vysoké teplotě se rozloží a změní barvu, což má protichůdný účinek s přísadami obsahujícími síru;
l Lapač volných radikálů má světlou barvu, má vynikající světelný stabilizační účinek a dokáže účinně chránit povrch produktů a tenkých produktů. Pro svou zásaditost však působí antagonisticky s kyselými substráty a přísadami. Kyselé prostředí ovlivní jeho výkon. Zároveň, stejně jako UV absorbér, protože se jedná o čistou organickou sloučeninu, má také nevýhody, jako je těkavost, výkvět, migrace a extrakce.
4. Příklady mechanismu působení světelných stabilizátorů
1. UVA
2. HALS
