Lähes kaikki muovit hajoavat helposti joutuessaan alttiiksi ultraviolettivalolle, kuten auringonvalolle tai loistelampuille. Tämä hajoaminen voi tapahtua prosessoinnin aikana tai tuotteen käyttöönoton jälkeen, ja sen oireita ovat hauraus, värimuutos ja fyysisten ominaisuuksien, kuten iskulujuus, vetolujuus ja väri, menetys – jotka kaikki lyhentävät muovin käyttöikää. UV-säteet Jokapäiväinen esimerkki huononemisesta on nurmikon tuolit, jotka värjäytyvät ja muuttuvat hauraiksi ajan myötä muovin kulumisen vuoksi.
UV-stabiloivat lisäaineet ovat yhdisteitä, jotka on lisätty estämään muovin kulumista ja pidentämään merkittävästi lopputuotteen käyttöikää. UV-stabilisaattoreita lisätään hyvin alhaisina määrinä, tyypillisesti {{0}},1–0,5 prosenttia polymeeristä. Nämä lisäaineet voidaan usein yhdistää peruspolymeeriin valmistusprosessin aikana tai valmistaa osana masterbatchia. Markkinoilla on monia lisäaineita UV-stabilointiin, mukaan lukien Amcorin UV-estäjän stabilointiaine Amshield.
Mikä on valohapetus?
UV-valon aiheuttama muovien kuluminen on seurausta kemiallisesta prosessista, jota kutsutaan valohapetukseksi tai valohajoamiseksi. UV-valo hajottaa polymeeriketjun olemassa olevia kemiallisia sidoksia heikentäen muovia alentamalla sen molekyylipainoa, mikä johtaa lujuuden menettämiseen ja muihin ei-toivottuihin oireisiin, kuten aiemmin on käsitelty. Molekyylihajoaminen, kuten valohapetus, aiheuttaa usein muovin epäonnistumisen, joten näiden prosessien ymmärtäminen ja niiden välttäminen on tärkeää!
Suojaamattomien polymeerien UV-kestävyys vaihtelee rakenteen ja koostumuksen mukaan. Jotkut muovit ovat rakenteensa ja funktionaalisten ryhmiensä vuoksi alttiimpia valohapetukselle. Valohapetukselle herkimpiä sidoksia ovat hiili-typpi-sidokset, kuten nitriilit, amidit ja amiinit; hiili-happisidokset, kuten eetterit, esterit, ketonit, karboksyylihapot jne.; hiili-kloori-sidokset; happi-happisidokset, kuten peroksidit; ja typpi Vety, kuten amidit ja amiinit.
UV-stabilisaattoreiden tyypit
Valohapetusprosessin estämiseksi ja muovin suojaamiseksi haitallisilta UV-säteiltä käytetään UV-stabilisaattoreita. Käytetystä UV-stabilisaattorista riippuen UV-suoja voidaan tarjota eri tavoin. Yleisesti ottaen yleisimmät lisäaineet esiintyvät UV-absorboijina, sammuttajina tai HALSina, ja joissakin tapauksissa voidaan käyttää useampaa kuin yhtä lisäainetta halutun UV-stabiloinnin saavuttamiseksi.
UV-absorboijat: Riittävällä valonsyötöllä herkät funktionaaliset ryhmät (kutsutaan kromoforeiksi) polymeerissä synnyttävät vapaita radikaaleja useiden reaktioiden kautta. Kuten nimestä voi päätellä, tämä UV-stabilisaattorin muoto absorboi UV-säteilyä estääkseen valohapetusreaktioiden alkamisen. Kun UV-valon lämpö on imeytynyt, se haihtuu polymeeriketjujen läpi. Musta on erinomainen UV-absorboija, joten siihen lisätään usein maaleja, väriaineita tai alkuainehiiltä suojaamaan muovituotteita UV-säteiltä. Bentsotriatsolit ja hydroksifenyylitriatsiinit ovat myös esimerkkejä UV-absorboivista.
Sammuttajat: Valohapetusprosessiin kuuluu useita reaktioita, jotka lopulta tuottavat vapaita radikaaleja, jotka reagoivat useiden polymeeriketjun sidosten kanssa tuhoten muovin eheyden. Sammuttajat toimivat sammuttamalla valohapetusreaktion aikana syntyvää energiaa ja siksi ne virittyvät takaisin perustilaan, jossa ne eivät todennäköisesti edistä valohapetusreaktiota, joka tuottaa vapaita radikaaleja. Nikkelisammuttimet ovat esimerkki tästä UV-stabilisaattorista.
HALS: Estetty Amine Light Stabilizer tai HALS on UV-stabilisaattori, joka kohdistaa ja vangitsee valohapetuksen aikana syntyviä vapaita radikaaleja ja estää niitä reagoimasta polymeerirakenteen kanssa. HALSin rakenne vaihtelee, mutta sillä on yleensä 2,2,6,6-tetrametyylipiperidiinirengasrakenne.
