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    紫外線吸收劑在塑料中的應用
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    紫外線吸收劑是塑料制品中非常重要的添加劑,是一種起光穩定作用的穩定劑,其主要是借吸收和轉化太陽光中具有破壞性的紫外光部分而產生穩定效果。紫外線吸收劑主要應用于塑料制品中,如板材、線纜、管材等厚制品,在很多情況下,塑料薄膜中也會加入紫外線吸收劑,以抑制或延緩紫外光對被防護物品或物質的負面作用

    紫外線及其對塑料等聚合物的破壞作用


    我們都知道,從太陽發射出來的輻射線,其電磁波是非常寬的,能夠到達地面的主要包括紫外線、可見光和紅外線等。輻射線的能量與波長成反比,波長越短,能量越大。其中290nm-400nm波長范圍內的紫外線,波長最短,能量也最高,其對塑料等聚合物的破壞性也最大,有機聚合物的鍵能通常在290~400kJ/mol范圍內,故很容易為紫外線所破壞。因此,紫外線是影響塑料光老化的主要因素。但要注意的是不同結構的高分子化合物對紫外線各種不同長短波段的敏感程度是不一樣的。


    塑料等高分子材料之所以具有許多優良性能,歸結于其具有足夠長的大分子鏈,但由于紫外線波長短、能量高,在紫外線作用(大多數還有氧的參與)下,高分子材料吸收紫外線后,容易形成電子激發態,這種激發態的分子可以引起一系列的光化學反應,即自由基鏈式反應,并同時與氧化相伴發生“光氧老化”或“光氧化反應”。高分子大分子鏈被切斷或產生一定的交聯,直接影響到了高分子材料的性能,于是就出現了一系列老化現象。如顏色變深、發脆、變硬、表面龜裂以及機械性能與電性能下降等,以致最后喪失其使用價值


    紫外線吸收劑的概念及其作用


    高分子材料具有不同的分子結構,對紫外光的抵抗能力也自然不同,也就是說不同高分子材料的“光穩定性”不同。對于ABS、SBS等含有雙鍵等不飽和鍵的高分子材料,其及容易吸收紫外光而發生光氧化反應,因此它們的光穩定性不好。但對于僅含飽和化學鍵的純聚合物來說,則不吸收或幾乎不吸收紫外線,因此對紫外光是穩定的。



    但實際情況是,這種具有飽和鍵的純聚合物是不存在的,因為在聚合物的工業化生產過程中,如聚合、擠出造粒、注塑、儲存等過程中不可避免的引入催化劑殘留、微量氫過氧化物等一些雜質,這些雜質對光敏感,在吸收紫外線后,進而會引發材料的光老化反應


    紫外線吸收劑目前應用最廣的一類光穩定劑。它能強烈地、選擇性地吸收高能量的紫外光,并以能量轉換形式,將吸收的能量以熱能或無害的低能輻射釋放出來或耗掉,從而防止塑料中的發色團吸收紫外線能量隨之發生激發。


    紫外線吸收劑的分類


    紫外線吸收劑所包括的化合物類型比較廣泛。按結構來劃分,主要包括二苯甲酮類、水楊酸酯類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類等。塑料工業中應用最多的當屬二苯甲酮類和苯并三唑類等。


    二苯甲酮類紫外線吸收劑是目前應用最廣的一類紫外線吸收劑,它對整個紫外光區域幾乎都有吸收作用,光穩定機理是其分子中苯環上的羥基氫和相鄰的羰基氧之間形成了分子內氫鍵,構成了一個鰲合環,而當吸收紫外光能量后,分子發生熱振動,氫鍵破壞,鰲合環打開,這樣就能把有害的紫外光變成無害的熱能而釋出來。二笨甲酮類紫外線吸收劑中,必須要有一鄰位的羥基,否則不能作為聚合物的光穩定劑。這一類紫外線吸收劑的典型代表品種有UV-531、UV-9等等。


    水楊酸酯類紫外線吸收劑為應用最早的一類紫外線吸收劑。它可在分子內形成氫鍵,其本身對紫外線吸收能力很低,而且吸收的波長范圍極窄(小于340nm )。但在吸收一定能量后,由于發生分子重排。形成了吸收紫外線能力強的二苯甲酮結構,從而產生強的光穩定作用

    苯并三唑類紫外線吸收劑,其光穩定機理與二苯甲酮類相似,其分子中也存在氫鍵鰲合環,由羥基氧與三唑基上的氮所形成。當吸收紫外光后,氫鍵破壞或變為光互變異構體,把有害的紫外光能變成無害的熱能。這一類紫外線吸收劑的典型代表品種有UV-P、UV-326、UV-327、UV-329等等。

    紫外線吸收劑使用建議


    在實際應用中,為了改善和提高塑料及其制品的光穩定性,單單添加紫外線吸收劑是達不到預期效果的。因為塑料等高分子材料的光老化過程基本上都伴隨著氧化,所以我們通常所說的“光老化”稱之為“光氧老化”更為合適。


    因此,在對塑料及其制品進行紫外防護時,除了添加紫外線吸收劑外,抗氧劑也是必須的,甚至還要加入受阻胺等其它抗老化助劑。只有以不同材料的特點和具體應用環境、不同抗老化助劑的特點、功能、相容性、遷移性、加工性、穩定性、協同性等各種要素為依據,才能篩選出適用于某種塑料的光穩定體系或配方。


    我們都知道,抗老化助劑在塑料及其制品中的添加量通常為千分之幾,那么在進行造粒或注塑等加工時,采取助劑直接添加的方法,往往使得助劑在產品中不能達到比較均勻的分散效果,特別是在塑料薄膜、纖維等薄制品中,易造成薄膜出現“晶點”或纖維出現“斷絲”等問題,影響生產的正常進行和降低生產效率,并導致抗老化助劑不能發揮到最佳效能。因此,小編建議:對產品品質和質量穩定性要求較高的廠家,盡可能在生產時采取添加抗老化母粒的方式以提高材料的品質,特別是對于高分子材料的薄制品和纖維制品,更是如此。關于助劑直接添加和母粒添加的效果對比,請點擊以下鏈接了解。



     
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