紫外线吸收剂的整体介绍

紫外线吸收剂的定义

这些添加剂优先吸收入射的紫外线辐射, 从而保护聚合物免受辐射。紫外线吸收剂本身不会迅速降解, 但它们会将紫外线能量转化为无害的热能, 并在整个聚合物基体中消散。由于吸收过程的物理限制, 紫外线吸收剂的有效性受到限制, 它们的吸收能力取决于对高浓度的添加剂和聚合物厚度的需要, 然后才能充分吸收。有效地延缓光降解。然而, 高浓度的添加剂将是不经济的和技术上有限的, 而许多应用 (如聚烯烃) 在非常薄的部分, 如薄膜和纤维。苯甲酮透明聚烯烃系统良好的通用型紫外线吸收剂, 也可以用于色素化合物。苯并三唑主要用于聚苯乙烯。这两种也可以用于聚酯。浓度通常是 0.25-1. 0%。

紫外线吸收剂的同义词

• 紫外光吸收剂
• 光稳定剂（尽管定义不同，人们有时候会这样称呼）
• 紫外线稳定剂

紫外线吸收剂分类

紫外线吸收剂的主要功能是在聚合物中具有发色基团时吸收紫外线, 目的是在发色基团有机会形成之前，过滤出对聚合物有害的紫外光。首先, 紫外线吸收剂必须在290和 350 nm 范围内发挥作用。紫外线吸收剂的目的是吸取有害的紫外线, 并迅速将其转化为无害的热量。在此过程中, 吸收的能量被转化为分子成分的振动和旋转能量。为了使紫外线吸收剂有效, 这一过程的发生必须比基体内的相应反应更快, 而且在能量转换过程中, 无论是紫外线吸收剂还是它打算稳定的聚合物都不会被破坏。最重要的紫外线吸收体是:

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

每一个紫外线吸收剂组都可以用典型的吸收和透射光谱来表征。

紫外线吸收剂反应机理

紫外线吸收剂的有效性不仅取决于它们的吸收特性, 而且最重要的是由朗伯-比尔定律决定。

消光E取决于波长, 可以被看作是对紫外线吸收剂的稳定或筛选效果的量度。换言之, E越大, 紫外光屏蔽和稳定效应越好-在假设紫外线吸收剂本身并没有被光线所破坏。因此, 消光E依赖于聚合物中的紫外线吸收剂的消光系数、浓度c, 以及无色聚合物的薄膜厚度d。

为了使紫外线吸收剂有效, 它必须比聚合物更好和更快地吸收紫外光, 它意味着在副反应被触发之前稳定和消散吸收的能量。这意味着, 以紫外光的形式吸收的能量的转换必须在单体态状态下进行。系统间交叉 (过渡 S1 至 T1), 因此必须排除磷光。

与光稳定剂协同效应

紫外线吸收剂不能全部吸收产品暴露时受到的紫外线辐射。一些紫外线辐射会穿透表面。正因为如此, 光稳定剂被使用于聚合物中。这些分子通过清除任何形成的自由基而起作用-这与紫外线吸收剂不同, 紫外线吸收剂通过来阻止自由基的形成。大多数配方将使用吸收剂和光稳定剂的组合。紫外线吸收剂与光稳定剂 的协同组合是聚合物稳定的最佳方法。紫外线吸收剂服从朗伯比尔定律是

因此, 吸光度与 UVA 的浓度 (320 至400纳米 (用于固化)、其摩尔吸收率 (消光系数) 和路径长度 (涂层厚度) 呈线性相关。光稳定剂是自由基清除剂, 不受比尔定律的控制, 在系统中的任何地方工作。

紫外线吸收剂与光稳定剂市场

在2015年, 全球塑料和涂料紫外线吸收剂(包括光稳定剂) 的市场规模约130亿人民币, 未来四年内3% 至4% 的复合平均增长率增长。这归因于新兴市场的工业发展, 以及全球涂料需求的显著增长。例如, 汽车和工业涂料推动了对聚合物添加剂的需求。随着高技术在添加剂制造和开发的门槛, 紫外线吸收剂 (包括光稳定剂) 制造商位于少数化学发达国家。新的增长机会在于新的应用领域的探索和新应用的开发。

选择紫外线吸收剂应遵循的一般原则

1、稳定性和萃取

光稳定剂和抗氧化水解性是可以的, 它是颜色稳定性需要注意。此外, 两种添加剂不应与系统中的其他成分发生反应, 也不应腐蚀设备, 也不应在物品表面提取物质。受阻胺光稳定剂通常呈低碱度, 不能和酸性添加剂一起使用, 最终物品在酸性环境中不适用。

2、解度与相容性

大多数聚合物是非极性的, 而抗氧化剂, 光稳定剂是有点极性。溶解度是一个需要关注的问题。抗氧化剂和光稳定剂应溶解, 而不应在聚合物加工温度分解, 大多数光稳定剂可以满足这一要求。

3、迁移

如果可能, 应选择高分子量和相对较高的熔点抗氧化剂UVA, 每剂量的确定应在最严格的处理和最终使用环境基础上。

4、处理

当抗氧化剂和光稳定剂熔化范围与树脂的差别很大。可能出现偏流或粘螺杆。当此范围超过100℃时, 光稳定剂和抗氧剂应加入母粒, 然后与树脂混合处理。

5、处理和安全

抗氧化剂和紫外线稳定剂不应有毒或低毒性。没有或低尘。在塑料过程和寿命中对人体无害。对动物或植物无害。对空气、泥土和水无污染。用于农业档案、食品包装、玩具、一次性输液套装或直接食品、药品、医疗器械、医疗器械、人体接触塑料等。只有 FDA 或欧盟批准抗氧化剂和紫外线稳定剂遵循最大浓度是允许的。

抗氧剂同时与紫外线吸收剂使用时的选择指南

在选择氧化剂与光稳定剂结合使用时需要注意。在正常应用温度下, 高分子量稳定剂提供了较高的热稳定性。为了避免变色 (特别是黄色变色), 无BHT 的树脂应使用光稳定剂配方。众所周知, 含硫有机化合物, 会降低光稳定剂所赋予的光稳定能力, 应避免此类高浓度的化合物。

塑料用紫外线吸收剂的典型应用

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