Ultraviolettisäteilyn absorboija on erittäin tärkeä lisäaine muovituotteissa. Se on eräänlainen stabilointiaine, joka toimii valon stabilaattorina. Se tuottaa pääasiassa stabiloivan vaikutuksen absorboimalla ja muuntamalla auringonvalon tuhoavan ultraviolettiosan. Ultraviolettisäteilyn vaimentimia käytetään pääasiassa muovituotteissa, kuten levyissä, kaapeleissa, putkissa ja muissa paksuissa tuotteissa. Monissa tapauksissa ultraviolettisäteilyä absorboivia aineita lisätään myös muovikalvoihin estämään tai viivyttämään ultraviolettivalon negatiivisia vaikutuksia suojattuihin esineisiin tai aineisiin. vaikutus.
Ultraviolettisäteet ja niiden haitalliset vaikutukset polymeereihin, kuten muoveihin
Me kaikki tiedämme, että auringosta lähtevät sähkömagneettiset aallot ovat hyvin leveitä, ja säteilyyn, joka voi päästä maahan, kuuluu pääasiassa ultraviolettisäteitä, näkyvää valoa ja infrapunasäteitä. Säteilyn energia on kääntäen verrannollinen aallonpituuteen, mitä lyhyempi aallonpituus, sitä suurempi energia. Niistä ultraviolettisäteet aallonpituusalueella 290 nm-400 nm ovat lyhyin aallonpituus ja suurin energia, ja ne ovat myös tuhoisimpia polymeereille, kuten muoville. Orgaanisten polymeerien sidosenergia on yleensä välillä 290-400 kJ/mol, joten se on helppo tuhota ultraviolettisäteitä. Siksi ultraviolettisäteet ovat tärkein muovien valovanhenemiseen vaikuttava tekijä. On kuitenkin huomattava, että polymeeriyhdisteillä, joilla on erilaiset rakenteet, on erilainen herkkyys ultraviolettisäteilyn erilaisille pitkille ja lyhyille aallonpituuksille.
Syy siihen, miksi polymeerimateriaaleilla, kuten muovilla, on monia erinomaisia ominaisuuksia, johtuu niiden riittävän pitkistä makromolekyyliketjuista. Ultraviolettisäteiden lyhyen aallonpituuden ja korkean energian vuoksi polymeerimateriaalit kuitenkin absorboivat ultraviolettisäteiden vaikutuksesta (enimmäkseen hapen kanssa) Ultraviolettisäteiden jälkeen on helppo muodostaa elektronisesti viritetty tila. Tässä virittyneessä tilassa olevat molekyylit voivat aiheuttaa sarjan fotokemiallisia reaktioita, toisin sanoen vapaiden radikaalien ketjureaktioita, ja samaan aikaan "valohappivanheneminen" tai "valohapetusreaktio" tapahtuu hapettumisen yhteydessä. Polymeerin makromolekyyliketjut katkeavat tai silloituvat jossain määrin, mikä vaikuttaa suoraan polymeerimateriaalin suorituskykyyn, joten sarja ikääntymisilmiöitä ilmaantuu. Kuten tummuminen, hauraus, kovettuminen, pinnan halkeilu sekä mekaanisten ja sähköisten ominaisuuksien heikkeneminen, jolloin se lopulta menettää käyttöarvonsa.
UV-absorbentin käsite ja toiminta
Polymeerimateriaalien molekyylirakenteet ovat erilaiset ja niiden ultraviolettivalon kestävyys on luonnollisesti erilainen, mikä tarkoittaa, että eri polymeerimateriaaleilla on erilainen "valostabiilisuus". Polymeerimateriaalit, jotka sisältävät tyydyttymättömiä sidoksia, kuten kaksoissidoksia, kuten ABS ja SBS, imevät helposti ultraviolettivaloa ja läpikäyvät valohapetusreaktioita, joten niiden fotostabiilisuus ei ole hyvä. Mutta puhtaalla polymeerillä, joka sisältää vain tyydyttyneitä kemiallisia sidoksia, se ei absorboi tai absorboi tuskin ultraviolettivaloa, joten se on stabiili ultraviolettivaloa vastaan.
Todellinen tilanne on kuitenkin se, että tällaista puhdasta polymeeriä, jossa on tyydyttyneitä sidoksia, ei ole olemassa, koska polymeerien teollisessa tuotantoprosessissa, kuten polymeroinnissa, ekstruusiorakeistuksessa, ruiskupuristuksessa, varastoinnissa jne., syntyy väistämättä katalyyttijäämiä. Jotkut epäpuhtaudet, kuten esim. koska hivenhydroperoksidit ovat herkkiä valolle, ja absorboituaan ultraviolettisäteitä ne laukaisevat materiaalin valovanhenemisreaktion.
UV-absorberit ovat tällä hetkellä yleisimmin käytetty valon stabilointiaineluokka. Se voi absorboida voimakkaasti ja selektiivisesti korkean energian ultraviolettivaloa ja vapauttaa tai kuluttaa absorboitunutta energiaa lämpöenergiana tai vaarattomana matalaenergiasäteilynä energian muuntamisen muodossa, mikä estää muovissa olevaa kromoforia absorboimasta ultraviolettienergiaa. Syntyy viritys.
UV-absorberien luokitus
UV-absorbentit sisältävät laajan valikoiman yhdisteitä. Rakenteen mukaan se sisältää pääasiassa bentsofenoneja, salisylaatteja, bentsotriatsoleja, substituoituja akryylinitriilejä, triatsiineja jne. Muoviteollisuudessa yleisimmin käytettyjä ovat bentsofenonit ja bentsotriatsolit.
Bentsofenoni-UV-absorberit ovat tällä hetkellä yleisimmin käytetty UV-absorbentityyppi. Ne imevät lähes koko UV-alueen. Valostabiili mekanismi on hydroksyylivety bentseenirenkaassa ja viereinen karbonyyli molekyylissä. Hapen välille muodostuu molekyylinsisäisiä vetysidoksia, jotka muodostavat kelatoivan renkaan, ja kun ultraviolettivalon energia imeytyy, molekyyli joutuu lämpövärähtelyyn, vetysidos katkeaa ja kelatointirengas avautuu, jotta haitallinen ultraviolettivalo voidaan poistaa. muuttuu vaarattomaksi Haitallista lämpöenergiaa vapautuu. Difenyyliketoni-ultraviolettiabsorberissa tulee olla ortohydroksyyliryhmä, muuten sitä ei voida käyttää polymeerien valostabilisaattorina. Tyypillisiä edustavia lajikkeita tämän tyyppisille ultraviolettiabsorboijille ovat UV-531, UV-9 ja niin edelleen.
Salisylaatti-UV-absorboijat ovat vanhimpia UV-absorboijia. Se voi muodostaa vetysidoksia molekyyliin, sen oma kyky absorboida ultraviolettivaloa on hyvin alhainen ja absorption aallonpituusalue on erittäin kapea (alle 340 nm). Tietyn energiamäärän imemisen jälkeen tapahtuu kuitenkin molekyylien uudelleenjärjestely. Muodostuu bentsofenonirakenne, jolla on vahva kyky absorboida ultraviolettivaloa, mikä tuottaa voimakkaan fotostabilisoivan vaikutuksen.
Bentsotriatsoli-ultraviolettia absorboivien valon stabilointimekanismi on samanlainen kuin bentsofenonien, ja molekyylissä on myös vetysidoskelatoiva rengas, joka muodostuu triatsoliryhmän hydroksyylihapesta ja typestä. Kun ultraviolettivalo absorboituu, vetysidos katkeaa tai muuttuu fototautomeeriksi, jolloin haitallinen ultraviolettienergia muuttuu vaarattomaksi lämpöenergiaksi. Tyypillisiä tämän tyyppisen ultraviolettiabsorbentin edustajia ovat UV-P, UV-326, UV-327, UV-329 ja niin edelleen.
