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光稳定剂基础知识简介来源:日期:2020-08-19 18:08

什么是光稳定剂?

光稳定剂是一种常用的塑料抗老化助剂,其能够控制或减弱光对塑料的降解作用,阻止或延迟光老化的过程,从而达到延长光照状态下塑料使用寿命的目的。


光稳定剂分类

(1)光屏蔽剂。

能吸收或反射紫外光,当光照射到塑料制品表面时,其类似一道屏障,将光吸收或反射,使光不能直射到聚合物内部,从而有效控制光老化。

其主要是一些无机填料,主要有炭黑、二氧化钛、氧化锌、锌钡等,一些有机颜料如酞菁蓝、酞菁绿等也可用于光屏蔽剂。

其中炭黑的屏蔽效果好,其对光具有高效的吸收作用,但只适合用于黑色或深色制品,而二氧化钛、氧化锌对光具有反射作用,适用于白色制品。

光屏蔽剂防护效果好、价格低,但具有遮光性和着色性,仅适用于不透明材料。

(2)紫外线吸收剂。

能强烈地吸收紫外光,并将其能量转变为无害的热能等形式放出,避免塑料分子受到紫外光照射而激发。紫外线吸收剂能有效地吸收波长为290~410nm的紫外线,而很少吸收可见光,它本身具有良好的热稳定性和光稳定性。

紫外线吸收剂目前的应用范围较广,工业上常用的主要有水杨酸酯类、二苯甲酮类,苯并三唑类。 苯并三唑类对400nm以上的可见光几乎不吸收,所以对制品的颜色基本无影响。

紫外线吸收剂具有广的适用性,但由于其防护效果不能有效地保护制品表面和薄制品,与此同时,因属纯有机化合物,还存在易挥发、喷霜、迁移、被溶剂抽出等缺点,这不但影响了其效能发挥的持久性,同时也易污染环境。
(3)猝灭剂。

若塑料分子已吸收紫外光而激发,生成激发态能,则猝灭剂能将受激分子上的激发态能消除,使之返回到低能状态,避免塑料分子链产生自由基。

猝灭剂主要通过分子间能量的转移来消除激发态能,对聚合物的稳定效果很好,多用于薄膜,与二苯甲酮类、苯并三唑类等紫外线吸收剂并用也有很好的协同效应。

猝灭剂主要为金属络合物,比如镍钴的有机络合物。 其中有机镍螯合物猝灭剂所占比例大,它的有机部分是取代酚和硫代双酚等,主要类型有:二硫代氨基甲酸镍盐,如BC;硫代双酚型,如AM一101;膦酸单脂镍型,如光稳定剂2002。

有机镍、有机钴光稳定剂在聚烯烃农膜方面具有较好的应用,表现出挥发性低、不变色、热稳定性和熔融性能好、使用期长的优点。用于纤维,能起到助染剂的作用,提高颜色的耐光度和亮度,添加量也较吸收型光稳定剂低。。

猝灭剂光稳定性能高、挥发性低、喷霜和迁移小并耐抽出,能有效地保护制品表面和薄制品。但色深、毒性(如有机镍光稳定剂存在重金属离子的毒性问题)和环境污染大、高温时会分解变色,与含硫添加剂存在对抗作用。

(4)自由基捕获剂。

若塑料分子终受紫外光激发而生成自由基,则自由基捕获剂可俘获不同的自由基,从而防止或延缓光降解过程。重要的自由基捕获剂为受阻胺类光稳定剂。

受阻胺类光稳定剂的主要成分是具有空间位阻结构的2,2,6,6-四甲基哌啶衍生物,受阻胺官能团属脂环胺类结构,在有氧状态下吸收光能后,可以转变为氮氧自由基NO•,这些氮氧自由基不仅可以捕获高分子材料光氧化降解中所产生的烷基活性自由基,而且在光稳定化过程中具有再生功能,从而控制连锁反应达到防护目的。

受阻胺类光稳定剂色浅、光稳定效能突出、也能有效地保护制品表面和薄制品,但由于具有碱性,与酸性基质、添加剂存在对抗作用、酸性环境会使其性能受到影响,与此同时,与紫外线吸收剂一样,因属纯有机化合物,也存在易挥发、喷霜、迁移、抽出等缺点。

目前,受阻胺类光稳定剂是光稳定剂市场的一个开发热点,针对受阻胺类光稳定剂的缺点,开发新型化学结构或者将其与其它光稳定剂进行复配,是受阻胺类光稳定剂一个重要的研究发展方向。

光稳定剂选用原则

(1)能有效地消除或削弱紫外光对塑料的破坏作用,而对塑料的其它性能没有影响;

(2)与塑料有良好的相容性、不挥发、不迁移、不被水和溶剂抽出;

(3)对可见光的吸收低、不着色、不变色;

(4)与塑料的颜色相近,添加后不改变塑料的颜色。


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