Absorbér ultrafialového žiarenia je veľmi dôležitá prísada do plastových výrobkov. Ide o akýsi stabilizátor, ktorý funguje ako stabilizátor svetla. Vytvára hlavne stabilizačný účinok tým, že absorbuje a premieňa deštruktívnu ultrafialovú časť slnečného žiarenia. Absorbéry ultrafialového žiarenia sa používajú hlavne v plastových výrobkoch, ako sú dosky, káble, rúry a iné hrubé výrobky. V mnohých prípadoch sa do plastových fólií pridávajú aj absorbéry ultrafialového žiarenia na potlačenie alebo oddialenie negatívnych účinkov ultrafialového svetla na chránené predmety alebo látky. účinok.
Ultrafialové lúče a ich škodlivé účinky na polyméry, ako sú plasty
Všetci vieme, že elektromagnetické vlny vyžarované zo slnka sú veľmi široké a žiarenie, ktoré môže dopadnúť na zem, zahŕňa najmä ultrafialové lúče, viditeľné svetlo a infračervené lúče. Energia žiarenia je nepriamo úmerná vlnovej dĺžke, čím kratšia vlnová dĺžka, tým väčšia energia. Medzi nimi ultrafialové lúče v rozsahu vlnových dĺžok 290 nm-400nm majú najkratšiu vlnovú dĺžku a najvyššiu energiu a sú tiež najničivejšie pre polyméry, ako sú plasty. Väzbová energia organických polymérov je zvyčajne v rozsahu 290 ~ 400 kJ/mol, takže je ľahké ju zničiť ultrafialovým žiarením. Preto sú ultrafialové lúče hlavným faktorom ovplyvňujúcim fotostarnutie plastov. Treba však poznamenať, že polymérne zlúčeniny s rôznymi štruktúrami majú rôznu citlivosť na rôzne dlhé a krátke pásy ultrafialových lúčov.
Dôvodom, prečo majú polymérne materiály ako plasty mnoho vynikajúcich vlastností, sú dostatočne dlhé makromolekulárne reťazce. V dôsledku krátkej vlnovej dĺžky a vysokej energie ultrafialových lúčov však polymérne materiály pôsobením ultrafialových lúčov (väčšinou za účasti kyslíka) absorbujú Po ultrafialových lúčoch je ľahké vytvoriť elektronicky excitovaný stav. Molekuly v tomto excitovanom stave môžu spôsobiť sériu fotochemických reakcií, teda reťazových reakcií voľných radikálov, a súčasne s oxidáciou dochádza k „fotokyslíkovému starnutiu“ alebo „fotooxidačnej reakcii“. Makromolekulové reťazce polyméru sú do určitej miery odrezané alebo zosieťované, čo priamo ovplyvňuje výkon polymérneho materiálu, takže dochádza k sérii javov starnutia. Ako je tmavnutie, krehkosť, tvrdnutie, praskanie povrchu a degradácia mechanických a elektrických vlastností, takže časom stráca svoju úžitkovú hodnotu.
Koncepcia a funkcia UV absorbéra
Polymérne materiály majú rôzne molekulárne štruktúry a ich odolnosť voči ultrafialovému svetlu je prirodzene rôzna, čo znamená, že rôzne polymérne materiály majú rôznu „fotostabilitu“. Polymérne materiály obsahujúce nenasýtené väzby, ako sú dvojité väzby, ako sú ABS a SBS, ľahko absorbujú ultrafialové svetlo a podliehajú fotooxidačným reakciám, takže ich fotostabilita nie je dobrá. Ale pre čistý polymér obsahujúci iba nasýtené chemické väzby neabsorbuje alebo takmer neabsorbuje ultrafialové svetlo, takže je stabilný voči ultrafialovému svetlu.
Skutočná situácia je však taká, že tento druh čistého polyméru s nasýtenými väzbami neexistuje, pretože v procese priemyselnej výroby polymérov, ako je polymerizácia, extrúzna granulácia, vstrekovanie, skladovanie atď., sa nevyhnutne vnášajú zvyšky katalyzátorov. Niektoré nečistoty ako napr. keďže stopové hydroperoxidy sú citlivé na svetlo a po absorpcii ultrafialových lúčov spustia reakciu fotostarnutia materiálu.
UV absorbéry sú v súčasnosti najpoužívanejšou triedou svetelných stabilizátorov. Dokáže silne a selektívne absorbovať vysokoenergetické ultrafialové svetlo a absorbovanú energiu uvoľňovať alebo spotrebovať ako tepelnú energiu alebo neškodné nízkoenergetické žiarenie vo forme premeny energie, čím zabraňuje chromofóru v plaste absorbovať ultrafialovú energiu. Nastáva excitácia.
Klasifikácia UV absorbérov
UV absorbéry zahŕňajú širokú škálu zlúčenín. Podľa štruktúry sem patria najmä benzofenóny, salicyláty, benzotriazoly, substituované akrylonitrily, triazíny atď. V plastikárskom priemysle sú najpoužívanejšie benzofenóny a benzotriazoly.
Benzofenónové UV absorbéry sú v súčasnosti najpoužívanejším typom UV absorbérov. Absorbujú takmer celý rozsah UV žiarenia. Fotostabilným mechanizmom je hydroxylový vodík na benzénovom kruhu a susedný karbonyl v molekule. Intramolekulárne vodíkové väzby sa tvoria medzi kyslíkom, čím sa vytvorí chelatačný kruh, a keď sa absorbuje energia ultrafialového svetla, molekula podstúpi tepelné vibrácie, vodíková väzba sa preruší a chelatačný kruh sa otvorí, takže škodlivé ultrafialové svetlo môže byť odstránené. premenená na neškodnú Uvoľňuje sa škodlivá tepelná energia. V difenylketónovom absorbéri ultrafialového žiarenia musí byť orto hydroxylová skupina, inak sa nemôže použiť ako svetelný stabilizátor pre polyméry. Typické reprezentatívne odrody tohto typu absorbéra ultrafialového žiarenia zahŕňajú UV-531, UV-9 a tak ďalej.
Salicylátové UV absorbéry sú najskorším typom UV absorbérov. Môže vytvárať vodíkové väzby v molekule, jeho vlastná schopnosť absorbovať ultrafialové svetlo je veľmi nízka a rozsah absorpcie vlnových dĺžok je extrémne úzky (menej ako 340 nm). Po absorpcii určitého množstva energie však dochádza k molekulárnemu preskupeniu. Vytvorí sa benzofenónová štruktúra so silnou schopnosťou absorbovať ultrafialové svetlo, čím sa vytvorí silný fotostabilizačný efekt.
Mechanizmus svetelnej stabilizácie benzotriazolových absorbérov ultrafialového žiarenia je podobný ako pri benzofenónoch a v molekule sa tiež nachádza kruh chelatujúci vodíkové väzby, ktorý je tvorený hydroxylovým kyslíkom a dusíkom na triazolovej skupine. Keď je ultrafialové svetlo absorbované, vodíková väzba sa preruší alebo zmení na fototautomér, čím sa škodlivá ultrafialová energia zmení na neškodnú tepelnú energiu. Typické reprezentatívne odrody tohto typu absorbéra ultrafialového žiarenia zahŕňajú UV-P, UV-326, UV-327, UV-329 atď.
