1. Čo je to svetelný stabilizátor
Slnečné svetlo je elektromagnetické vlnenie. Pri prechode vesmírom a ozónovou vrstvou sú odfiltrované takmer všetky lúče pod 290 nm a nad 3000 nm. Elektromagnetické vlny, ktoré skutočne dosahujú zem, sú 290 až 3 000 nm, z ktorých rozsah vlnových dĺžok je 400 až 800 nm (asi 40 percent) je viditeľné svetlo, vlnová dĺžka asi 800-3000 nm (asi 55 percent) je infračervené a vlnová dĺžka asi 290-400nm (iba 5 percent) je ultrafialová.
Ultrafialové lúče slnečného žiarenia sú hlavným dôvodom starnutia polymérnych materiálov. Hoci ultrafialové svetlo predstavuje len asi 5 percent slnečného žiarenia, má veľa energie. Potom, čo polymérny produkt absorbuje ultrafialové lúče, stačí spôsobiť samooxidáciu a degradáciu polyméru, zničenie chemických väzieb polyméru, jeho rozbitie a zosieťovanie a spôsobí vzhľad a fyzikálne a mechanické vlastnosti polymérového produktu. zhoršiť a pevnosť sa zníži. , skrátený život. Tento proces sa nazýva fotoredox alebo fotostarnutie. Ultrafialové lúče môžu prechádzať aj cez povrchovú vrstvu kože človeka, ničiť kožné bunky, čím koža postupne tvrdne a stráca pružnosť, pôsobí vráskavo a urýchľuje starnutie.
Svetelný stabilizátor je prísada do polymérnych produktov (ako sú plasty, guma, nátery, syntetické vlákna), ktoré môžu tieniť alebo absorbovať ultrafialovú energiu, hasiť singletový kyslík a rozkladať hydroperoxidy na neaktívne látky. Pri ožiarení svetlom môže polymér vylúčiť alebo spomaliť možnosť fotochemickej reakcie, zabrániť alebo oddialiť proces fotostarnutia, aby sa dosiahol účel predĺženia životnosti polymérnych produktov.
2. Typy stabilizátorov svetla
l Svetlotieniace činidlo: Je to druh látky, ktorá môže tieniť alebo odrážať ultrafialové lúče, takže svetlo nemôže preniknúť do vnútra polyméru, čím chráni polymér. Látky tieniace svetlo zahŕňajú anorganické pigmenty, ako sú sadze a oxid titaničitý, a organické pigmenty, ako sú ftalokyanínová modrá a ftalokyanínová zeleň, spomedzi ktorých majú sadze najlepší tieniaci účinok.
l Absorbér ultrafialového žiarenia: Jeho funkcia môže účinne absorbovať ultrafialové lúče s vlnovou dĺžkou 290-410 nm, ale zriedka absorbuje viditeľné svetlo a má dobrú tepelnú stabilitu a stabilitu voči svetlu. Podľa chemickej štruktúry ho možno rozdeliť na: o-hydroxybenzofenóny, benzotriazoly, salicyláty, triazíny a substituované akrylonitrily. Používa sa ako pomocný stabilizátor svetla a stabilizátor bráneného svetla, najmä v polyolefínoch alebo náteroch.
l Zhášač: Dokáže prijať energiu absorbovanú chromoforom v plaste a vyžarovať energiu vo forme tepla, fluorescencie alebo fosforescencie, čím chráni polymér pred poškodením UV žiarením. Má dobrý stabilizačný účinok na polyméry a väčšinou sa používa vo fóliách a vláknach. Hlavne niektoré dvojmocné organické cheláty niklu. Organoniklové svetelné stabilizátory majú dobrý výkon, ale môžu byť nahradené inými netoxickými alebo nízko toxickými zhášačmi v dôsledku toxicity iónov ťažkých kovov.
l Lapač voľných radikálov: Tento typ svetelného stabilizátora dokáže zachytiť aktívne voľné radikály generované v polyméri, čím inhibuje proces fotooxidácie a dosiahne účel svetelnej stabilizácie. Hlavne bránené amínové svetelné stabilizátory (HALS). Je to najsľubnejší nový typ vysokoúčinného svetelného stabilizátora a priemerná ročná miera rastu dopytu na svete je 20 až 30 percent.
l Rozkladač hydroperoxidov: Je to jeden zo bránených amínových stabilizátorov svetla. Polyméry môžu počas skladovania a spracovania vytvárať hydroperoxidy, čo vedie k fotooxidačnej degradácii polymérov a hydroperoxidové rozkladače môžu rozkladať peroxidy, vytvárať stabilné dusíkovo-kyslíkové radikály a ďalej zachytávať voľné radikály, čím inhibujú degradáciu polyméru.
3. Nevýhody svetelných stabilizátorov
l Prostriedok na tienenie svetla má dobrý ochranný účinok a nízku cenu, ale má vlastnosti tienenia a farbenia a je vhodný len pre nepriehľadné materiály;
l UV absorbéry majú široké možnosti použitia, ale pre svoj ochranný účinok nedokážu účinne chrániť povrch produktov a tenkých produktov. Zároveň, keďže ide o čisté organické zlúčeniny, existujú aj prchavé látky, námraza, migrácia a extrakcia rozpúšťadlom. Nevýhody, ktoré ovplyvňujú nielen stálosť jeho výkonu, ale vedú aj k znečisteniu životného prostredia;
l Zhášač excitovaného stavu a hydroperoxidový rozkladač majú vysokú fotostabilitu, nízku prchavosť, malé kvitnutie a migráciu a sú odolné voči extrakcii, čo môže účinne chrániť povrch produktov a tenkých produktov. Farba je však tmavá, toxicita a znečistenie životného prostredia sú veľké a pri vysokej teplote sa rozkladá a mení farbu, čo má protichodný účinok s prísadami obsahujúcimi síru;
l Lapač voľných radikálov je svetlej farby, má vynikajúci svetelný stabilizačný účinok a dokáže účinne chrániť povrch produktov a tenkých produktov. Pre svoju zásaditosť však pôsobí antagonisticky s kyslými substrátmi a prísadami. Kyslé prostredie ovplyvní jeho výkon. Zároveň, podobne ako UV absorbér, pretože ide o čistú organickú zlúčeninu, má aj nevýhody, ako je prchavosť, kvitnutie, migrácia a extrakcia.
4. Príklady mechanizmu účinku stabilizátorov svetla
1. UVA
2. HALS
