I. Термини и определения

Слънчевата светлина съдържа голямо количество ултравиолетова (UV) светлина с дължини на вълните приблизително 290-460 nm, която е вредна за цветните предмети. Тази вредна UV светлина кара цветните молекули да се разлагат и избледняват чрез химическа редокс реакция. Използването на UV абсорбатори може ефективно да предотврати или намали вредното въздействие на UV лъчението върху защитените предмети.

UV абсорберът е стабилизатор на светлината, който абсорбира UV частта от слънчевата светлина и флуоресцентните източници на светлина, без самият той да претърпява каквато и да е промяна. Под въздействието на слънчева светлина и флуоресценция, пластмасите и другите полимери претърпяват реакции на автоокисление поради действието на UV лъчението, което води до разграждане и влошаване на полимера, в резултат на което се наблюдават лоши външни и механични свойства. Добавянето на UV абсорбери селективно абсорбира това високоенергийно UV лъчение, превръщайки го в безвредна енергия, която се освобождава или консумира. Тъй като различните полимери имат различни UV дължини на вълните, които причиняват разграждане, различните UV абсорбери абсорбират различни дължини на вълните на UV лъчението. Следователно, подходящият UV абсорбатор трябва да се избере въз основа на вида на използвания полимер.

II. Класификация и функции на ултравиолетовите абсорбатори

Ултравиолетовите абсорбатори трябва да отговарят на следните условия:

① Може силно да абсорбира ултравиолетови лъчи (особено ултравиолетови лъчи с дължини на вълните 290~400 nm); ② Има добра термична стабилност и не се променя от топлина дори по време на обработка, с ниска термична летливост; ③ Има добра химическа стабилност и не реагира неблагоприятно с компонентите на материала в продукта; ④ Има добра смесимост и може да се разпредели равномерно в материала без цъфтеж или просмукване; ⑤ Самият абсорбент има добра фотохимична стабилност, не се разлага и не променя цвета си; ⑥ Безцветен е, нетоксичен и без мирис; ⑦ Може да се пере; ⑧ Евтин е и леснодостъпен.

Бензотриазолните UV абсорбери в момента са най-широко използваният тип в Китай, но триазиновите UV абсорбери показват значително по-добри резултати от бензотриазолите. Триазиновите абсорбери притежават отлични UV абсорбционни свойства, наред с други предимства, което ги прави широко приложими в полимери. Те показват отлична термична стабилност, добра стабилност при обработка и киселинна устойчивост. В практически приложения триазиновите UV абсорбери показват силен синергичен ефект със светостабилизатори на базата на възпрепятствани амини; когато се използват заедно, те дават по-добри резултати, отколкото когато се използват поотделно.

III. Няколко често срещани ултравиолетови абсорбатори

(1) Продуктите от реакцията на о-нитроанилин и р-крезол

Представлява безцветни или бледожълти кристали. Разтворим е в много органични разтворители като бензин, бензен и ацетон. Има много ниска разтворимост във вода и не се разлага от концентрирани основи или киселини. Може да реагира с йони на тежки метали, за да образува соли. Може да абсорбира ултравиолетова светлина с дължини на вълните 270-280 nm. Точката му на топене е 130-131℃.

Използва се главно в смоли като полиестер, хлориран полиестер, целулозен ацетат, поливинилхлорид, полистирен, плексиглас и полиакрилонитрил. Показва по-добра стабилност в прозрачни продукти, отколкото в цветни. Дозировката в готовите продукти е ≤0,5%.

(2) 2-хидрокси-4-метоксибензофенон (UV-9)

Бледожълт или бял кристален прах. Плътност 1,324 g/cm³. Точка на топене 62-66℃. Точка на кипене 150-160℃ (0,67 kPa), 220℃ (2,4 kPa). Разтворим в повечето органични разтворители като ацетон, кетони, бензен, метанол, етилацетат, метил етил кетон и етанол; неразтворим във вода. Разтворимостта (g/100g, 25℃) в някои разтворители е следната: бензен 56,2, n-хексан 4,3, етанол (95%) 5,8, тетрахлорметан 34,5, стирен 51,2, DOP 18,7.

Като UV абсорбатор, той е подходящ за различни пластмаси като поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, полиметилметакрилат, ненаситен полиестер, ABS смола и целулозна смола. Максималният диапазон на дължината на вълната на абсорбция е 280~340nm, а типичната доза е 0,1%~1,5%. Има добра термична стабилност и не се разлага при 200℃. Този продукт абсорбира почти никаква видима светлина, което го прави подходящ за светли, прозрачни продукти. Може да се използва и в бои и синтетичен каучук.

(3) 2-хидрокси-4-n-октилоксибензофенон (UV-531)

Бледожълт или бял кристален прах. Плътност 1,160 g/cm³ (25℃). Точка на топене 48~49℃. Разтворим в ацетон, бензен, етанол и изопропанол; слабо разтворим в дихлороетан; неразтворим във вода. Разтворимост (g/100g, 25℃) в някои разтворители е: ацетон 74, бензен 72, метанол 2, етанол (95%) 2,6, n-хептан 40, n-хексан 40,1, вода 0,5.

Като UV абсорбатор, той силно абсорбира ултравиолетова светлина с дължини на вълните 270-330 nm. Може да се използва в различни пластмаси, особено полиетилен, полипропилен, полистирен, ABS смола, поликарбонат и поливинилхлорид. Има добра съвместимост със смоли и ниска летливост. Типичната доза е от 0,1% до 1%. Има добър синергичен ефект, когато се използва с малко количество 4,4-тиобис(6-трет-бутил-p-крезол). Този продукт може да се използва и като светлинен стабилизатор в различни покрития.

(4) 2-(2′-хидрокси-3′,5′-ди-трет-фенил)-5-хлоробензотриазол (UV-327) е UV абсорбатор със свойства и приложение, подобни на бензотриазол UV-326. Той силно абсорбира ултравиолетова светлина с дължини на вълните 270~380 nm, има добра химическа стабилност и много ниска летливост. Има добра съвместимост с полиолефини. Особено подходящ е за полиетилен и полипропилен. Освен това може да се използва и в поливинилхлорид, полиметилметакрилат, полиоксиметилен, полиуретан, ненаситен полиестер, ABS смола, епоксидна смола, целулозна смола и др. Този продукт има отлична устойчивост на топлинна сублимация, миещ се, устойчивост на избледняване под въздействието на газ и запазване на механичните свойства. Има значителен синергичен ефект, когато се използва с антиоксиданти. Използва се за подобряване на термоокислителната стабилност на продуктите.

(5) Резорцинол монобензоатът е бял кристален прах. Точка на топене 132~135℃. Обемна плътност 0,68 g/cm³ (20%). Разтворим в ацетон и етанол, слабо разтворим в бензен, вода, n-хептан и др. Като UV стабилизатор, неговите характеристики са подобни на тези на светлинните стабилизатори на базата на бензофенон. Използва се главно в поливинилхлорид, целулозна смола и полистирен, обикновено в доза от 1% до 2%.