I. Termini i definicije

Sunčeva svjetlost sadrži veliku količinu ultraljubičastog (UV) svjetla, s valnim dužinama od približno 290-460 nm, koje je štetno za obojene predmete. Ovo štetno UV svjetlo uzrokuje razgradnju i blijeđenje molekula boje putem hemijske redoks reakcije. Korištenje UV apsorbera može efikasno spriječiti ili smanjiti štetne učinke UV zračenja na zaštićene predmete.

UV apsorber je stabilizator svjetlosti koji apsorbira UV dio sunčeve svjetlosti i fluorescentnih izvora svjetlosti bez ikakvih promjena. Pod utjecajem sunčeve svjetlosti i fluorescencije, plastika i drugi polimeri podliježu reakcijama autooksidacije uslijed djelovanja UV zračenja, što dovodi do degradacije i propadanja polimera, a rezultat toga je loš izgled i mehanička svojstva. Dodavanje UV apsorbera selektivno apsorbira ovo visokoenergetsko UV zračenje, pretvarajući ga u bezopasnu energiju koja se oslobađa ili troši. Budući da različiti polimeri imaju različite UV valne duljine koje uzrokuju degradaciju, različiti UV apsorberi apsorbiraju različite valne duljine UV zračenja. Stoga, odgovarajući UV apsorber treba odabrati na temelju vrste polimera koji se koristi.

II. Klasifikacija i funkcije ultraljubičastih apsorbera

Ultraljubičasti apsorberi trebaju ispunjavati sljedeće uvjete:

1. Može snažno apsorbirati ultraljubičaste zrake (posebno ultraljubičaste zrake talasnih dužina od 290~400 nm); 2. Ima dobru termičku stabilnost i neće se mijenjati zbog toplote čak ni tokom obrade, sa niskom termičkom isparljivošću; 3. Ima dobru hemijsku stabilnost i neće negativno reagovati sa komponentama materijala u proizvodu; 4. Ima dobru mješljivost i može se ravnomjerno dispergovati u materijalu bez cvjetanja ili curenja; 5. Sam apsorbent ima dobru fotohemijsku stabilnost, ne raspada se i ne mijenja boju; 6. Bezbojan je, netoksičan i bez mirisa; 7. Može se prati; 8. Jeftin je i lako dostupan.

Benzotriazolni UV apsorberi su trenutno najčešće korišteni tip u Kini, ali triazinski UV apsorberi pokazuju znatno bolje performanse od benzotriazola. Triazinski apsorberi posjeduju odlična svojstva UV apsorpcije, zajedno s drugim prednostima, što ih čini široko primjenjivima u polimerima. Pokazuju odličnu termičku stabilnost, dobru stabilnost u obradi i otpornost na kiseline. U praktičnoj primjeni, triazinski UV apsorberi pokazuju snažan sinergijski učinak sa svjetlosnim stabilizatorima na bazi ometane aminske strukture; kada se koriste zajedno, daju bolje rezultate nego kada se koriste pojedinačno.

III. Nekoliko uobičajenih apsorbera ultraljubičastog zračenja

(1) Reakcijski produkti o-nitroanilina i p-krezola

Pojavljuje se kao bezbojni ili blijedožuti kristali. Rastvorljiv je u mnogim organskim rastvaračima kao što su benzin, benzen i aceton. Ima vrlo nisku rastvorljivost u vodi i ne razgrađuje se koncentrovanim alkalijama ili kiselinama. Može reagovati sa ionima teških metala formirajući soli. Može apsorbovati ultraljubičasto svjetlo talasnih dužina od 270-280 nm. Njegova tačka topljenja je 130-131℃.

Uglavnom se koristi u smolama kao što su poliester, hlorisani poliester, celulozni acetat, polivinil hlorid, polistiren, pleksiglas i poliakrilonitril. Pokazuje bolju stabilnost u prozirnim proizvodima nego u obojenim proizvodima. Doziranje u gotovim proizvodima je ≤0,5%.

(2) 2-Hidroksi-4-metoksibenzofenon (UV-9)

Blijedožuti ili bijeli kristalni prah. Gustina 1,324 g/cm³. Tačka topljenja 62-66℃. Tačka ključanja 150-160℃ (0,67 kPa), 220℃ (2,4 kPa). Rastvorljiv u većini organskih rastvarača kao što su aceton, ketoni, benzen, metanol, etil acetat, metil etil keton i etanol; nerastvorljiv u vodi. Rastvorljivost (g/100g, 25℃) u nekim rastvaračima je sljedeća: benzen 56,2, n-heksan 4,3, etanol (95%) 5,8, ugljik tetrahlorid 34,5, stiren 51,2, DOP 18,7.

Kao UV apsorber, pogodan je za različite plastike kao što su polivinil hlorid, poliviniliden hlorid, polimetil metakrilat, nezasićeni poliester, ABS smola i celulozna smola. Maksimalni raspon talasnih dužina apsorpcije je 280~340nm, a tipična doza je 0,1%~1,5%. Ima dobru termičku stabilnost i ne razlaže se na 200℃. Ovaj proizvod gotovo ne apsorbuje vidljivu svjetlost, što ga čini pogodnim za svijetle, prozirne proizvode. Može se koristiti i u bojama i sintetičkoj gumi.

(3) 2-Hidroksi-4-n-oktiloksibenzofenon (UV-531)

Blijedožuti ili bijeli kristalni prah. Gustina 1,160 g/cm³ (25℃). Tačka topljenja 48~49℃. Rastvorljiv u acetonu, benzenu, etanolu i izopropanolu; slabo rastvorljiv u dihloretanu; nerastvorljiv u vodi. Rastvorljivost (g/100g, 25℃) u nekim rastvaračima je: aceton 74, benzen 72, metanol 2, etanol (95%) 2,6, n-heptan 40, n-heksan 40,1, voda 0,5.

Kao UV apsorber, snažno apsorbira ultraljubičasto svjetlo s valnim dužinama od 270-330 nm. Može se koristiti u raznim plastikama, posebno polietilenu, polipropilenu, polistirenu, ABS smoli, polikarbonatu i polivinil hloridu. Ima dobru kompatibilnost sa smolama i nisku isparljivost. Tipična doza je od 0,1% do 1%. Ima dobar sinergijski učinak kada se koristi s malom količinom 4,4-tiobis(6-tert-butil-p-krezola). Ovaj proizvod se također može koristiti kao stabilizator svjetlosti u raznim premazima.

(4) 2-(2′-hidroksi-3′,5′-di-tert-fenil)-5-hlorobenzotriazol (UV-327) je UV apsorber sa sličnim svojstvima i upotrebom kao benzotriazol UV-326. Snažno apsorbuje ultraljubičasto svjetlo sa talasnim dužinama od 270~380 nm, ima dobru hemijsku stabilnost i vrlo nisku isparljivost. Ima dobru kompatibilnost sa poliolefinima. Posebno je pogodan za polietilen i polipropilen. Osim toga, može se koristiti i u polivinilhloridu, polimetil metakrilatu, polioksimetilenu, poliuretanu, nezasićenom poliesteru, ABS smoli, epoksidnoj smoli, celulozni smoli itd. Ovaj proizvod ima odličnu otpornost na sublimaciju toplote, perivost, otpornost na blijeđenje pod utjecajem plina i zadržavanje mehaničkih svojstava. Ima značajan sinergijski efekat kada se koristi sa antioksidansima. Koristi se za poboljšanje termo-oksidativne stabilnosti proizvoda.

(5) Rezorcinol monobenzoat je bijeli kristalni prah. Tačka topljenja 132~135℃. Gustina u nasipu 0,68 g/cm³ (20%). Rastvorljiv u acetonu i etanolu, slabo rastvorljiv u benzenu, vodi, n-heptanu itd. Kao UV stabilizator, njegove performanse su slične onima stabilizatora svjetlosti na bazi benzofenona. Uglavnom se koristi u polivinil hloridu, celuloznoi smoli i polistirenu, obično u dozi od 1% do 2%.