I. Pojmy a definice

Sluneční světlo obsahuje velké množství ultrafialového (UV) záření s vlnovými délkami přibližně 290–460 nm, které je škodlivé pro barevné předměty. Toto škodlivé UV záření způsobuje rozklad a blednutí barevných molekul chemickou redoxní reakcí. Použití UV absorbérů může účinně zabránit nebo snížit škodlivé účinky UV záření na chráněné předměty.

UV absorbér je stabilizátor světla, který absorbuje UV část slunečního záření a zářivkových světelných zdrojů, aniž by se sám jakkoli měnil. Pod slunečním zářením a fluorescencí podléhají plasty a další polymery autooxidačním reakcím v důsledku působení UV záření, což vede k degradaci a zhoršení stavu polymerů a má za následek špatný vzhled a mechanické vlastnosti. Přidání UV absorbérů selektivně absorbuje toto vysokoenergetické UV záření a přeměňuje ho na neškodnou energii, která se uvolňuje nebo spotřebovává. Vzhledem k tomu, že různé polymery mají různé vlnové délky UV záření, které způsobují degradaci, různé UV absorbéry absorbují různé vlnové délky UV záření. Proto by měl být vhodný UV absorbér vybrán na základě typu použitého polymeru.

II. Klasifikace a funkce absorbérů ultrafialového záření

Absorbéry ultrafialového záření by měly splňovat následující podmínky:

1. Dokáže silně absorbovat ultrafialové záření (zejména ultrafialové záření s vlnovými délkami 290~400 nm); 2. Má dobrou tepelnou stabilitu a nemění se vlivem tepla ani během zpracování, s nízkou tepelnou těkavostí; 3. Má dobrou chemickou stabilitu a nereaguje nepříznivě s materiálovými složkami ve výrobku; 4. Má dobrou mísitelnost a lze jej rovnoměrně rozptýlit v materiálu bez květu nebo prosakování; 5. Samotný absorbent má dobrou fotochemickou stabilitu, nerozkládá se a nemění barvu; 6. Je bezbarvý, netoxický a bez zápachu; 7. Je omyvatelný; 8. Je levný a snadno dostupný.

Benzotriazolové UV absorbéry jsou v současnosti v Číně nejrozšířenějším typem, ale triazinové UV absorbéry vykazují výrazně lepší výkon než benzotriazoly. Triazinové absorbéry mají vynikající UV absorpční vlastnosti spolu s dalšími výhodami, díky čemuž jsou široce použitelné v polymerech. Vykazují vynikající tepelnou stabilitu, dobrou zpracovatelskou stabilitu a odolnost vůči kyselinám. V praktických aplikacích vykazují triazinové UV absorbéry silný synergický efekt se stericky bráněnými aminovými stabilizátory světla; při společném použití dosahují lepších výsledků než při samostatném použití.

III. Několik běžných absorbérů ultrafialového záření

(1) Reakční produkty o-nitroanilinu a p-kresolu

Jeví se jako bezbarvé nebo světle žluté krystaly. Je rozpustný v mnoha organických rozpouštědlech, jako je benzín, benzen a aceton. Má velmi nízkou rozpustnost ve vodě a nerozkládá se koncentrovanými zásadami ani kyselinami. Může reagovat s ionty těžkých kovů za vzniku solí. Může absorbovat ultrafialové světlo o vlnových délkách 270–280 nm. Jeho bod tání je 130–131 °C.

Používá se hlavně v pryskyřicích, jako je polyester, chlorovaný polyester, acetát celulózy, polyvinylchlorid, polystyren, plexisklo a polyakrylonitril. Vykazuje lepší stabilitu v průhledných produktech než v barevných produktech. Dávkování v hotových produktech je ≤0,5 %.

(2) 2-Hydroxy-4-methoxybenzofenon (UV-9)

Světle žlutý nebo bílý krystalický prášek. Hustota 1,324 g/cm³. Teplota tání 62–66 °C. Teplota varu 150–160 °C (0,67 kPa), 220 °C (2,4 kPa). Rozpustný ve většině organických rozpouštědel, jako je aceton, ketony, benzen, methanol, ethylacetát, methylethylketon a ethanol; nerozpustný ve vodě. Rozpustnost (g/100 g, 25 °C) v některých rozpouštědlech je následující: benzen 56,2, n-hexan 4,3, ethanol (95 %) 5,8, tetrachlormethan 34,5, styren 51,2, DOP 18,7.

Jako UV absorbér je vhodný pro různé plasty, jako je polyvinylchlorid, polyvinylidenchlorid, polymethylmethakrylát, nenasycený polyester, ABS pryskyřice a celulózová pryskyřice. Maximální rozsah absorpčních vlnových délek je 280~340 nm a typické dávkování je 0,1%~1,5%. Má dobrou tepelnou stabilitu a nerozkládá se při 200 °C. Tento produkt neabsorbuje téměř žádné viditelné světlo, takže je vhodný pro světlé, průhledné výrobky. Lze jej také použít v barvách a syntetickém kaučuku.

(3) 2-Hydroxy-4-n-oktyloxybenzofenon (UV-531)

Světle žlutý nebo bílý krystalický prášek. Hustota 1,160 g/cm³ (25 °C). Teplota tání 48–49 °C. Rozpustný v acetonu, benzenu, ethanolu a isopropanolu; mírně rozpustný v dichlorethanu; nerozpustný ve vodě. Rozpustnost (g/100 g, 25 °C) v některých rozpouštědlech je: aceton 74, benzen 72, methanol 2, ethanol (95 %) 2,6, n-heptan 40, n-hexan 40,1, voda 0,5.

Jako UV absorbér silně absorbuje ultrafialové světlo o vlnových délkách 270–330 nm. Lze jej použít v různých plastech, zejména v polyethylenu, polypropylenu, polystyrenu, ABS pryskyřici, polykarbonátu a polyvinylchloridu. Má dobrou kompatibilitu s pryskyřicemi a nízkou těkavost. Typické dávkování je 0,1 % až 1 %. Při použití s ​​malým množstvím 4,4-thiobis(6-terc-butyl-p-kresolu) má dobrý synergický efekt. Tento produkt lze také použít jako stabilizátor světla v různých nátěrech.

(4) 2-(2′-hydroxy-3′,5′-di-terc-fenyl)-5-chlorbenzotriazol (UV-327) je UV absorbér s podobnými vlastnostmi a použitím jako benzotriazol UV-326. Silně absorbuje ultrafialové světlo s vlnovými délkami 270~380 nm, má dobrou chemickou stabilitu a velmi nízkou těkavost. Má dobrou kompatibilitu s polyolefiny. Je vhodný zejména pro polyethylen a polypropylen. Kromě toho jej lze použít i v polyvinylchloridu, polymethylmethakrylátu, polyoxymethylenu, polyuretanu, nenasyceném polyesteru, ABS pryskyřici, epoxidové pryskyřici, celulózové pryskyřici atd. Tento produkt má vynikající odolnost vůči tepelné sublimaci, omyvatelnost, odolnost proti blednutí v důsledku působení plynu a zachování mechanických vlastností. Při použití s ​​antioxidanty má významný synergický efekt. Používá se ke zlepšení termooxidační stability produktů.

(5) Resorcinolmonobenzoát je bílý krystalický prášek. Teplota tání 132–135 °C. Sypná hustota 0,68 g/cm³ (20 %). Rozpustný v acetonu a ethanolu, mírně rozpustný v benzenu, vodě, n-heptanu atd. Jako stabilizátor UV záření má podobné účinky jako stabilizátory světla na bázi benzofenonu. Používá se hlavně v polyvinylchloridu, celulózové pryskyřici a polystyrenu, obvykle v dávce 1 % až 2 %.