I. Όροι και Ορισμοί

Το ηλιακό φως περιέχει μεγάλη ποσότητα υπεριώδους (UV) φωτός, με μήκη κύματος περίπου 290-460 nm, η οποία είναι επιβλαβής για τα χρωματιστά αντικείμενα. Αυτή η επιβλαβής υπεριώδης ακτινοβολία προκαλεί την αποσύνθεση και το ξεθώριασμα των μορίων χρώματος μέσω μιας χημικής οξειδοαναγωγικής αντίδρασης. Η χρήση απορροφητών UV μπορεί να αποτρέψει ή να μειώσει αποτελεσματικά τις βλαβερές επιπτώσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας στα προστατευμένα αντικείμενα.

Ένας απορροφητής UV είναι ένας σταθεροποιητής φωτός που απορροφά το υπεριώδες τμήμα του ηλιακού φωτός και των πηγών φθορισμού χωρίς να υποστεί καμία αλλαγή το ίδιο. Υπό το ηλιακό φως και τον φθορισμό, τα πλαστικά και άλλα πολυμερή υφίστανται αντιδράσεις αυτοοξείδωσης λόγω της δράσης της υπεριώδους ακτινοβολίας, που οδηγούν σε υποβάθμιση και φθορά του πολυμερούς, με αποτέλεσμα κακή εμφάνιση και μηχανικές ιδιότητες. Η προσθήκη απορροφητών UV απορροφά επιλεκτικά αυτήν την υψηλής ενέργειας υπεριώδη ακτινοβολία, μετατρέποντάς την σε ακίνδυνη ενέργεια που απελευθερώνεται ή καταναλώνεται. Δεδομένου ότι διαφορετικά πολυμερή έχουν διαφορετικά μήκη κύματος UV που προκαλούν υποβάθμιση, διαφορετικοί απορροφητές UV απορροφούν διαφορετικά μήκη κύματος ακτινοβολίας UV. Επομένως, ο κατάλληλος απορροφητής UV θα πρέπει να επιλέγεται με βάση τον τύπο του πολυμερούς που χρησιμοποιείται.

II. Ταξινόμηση και λειτουργίες των απορροφητών υπεριώδους ακτινοβολίας

Οι απορροφητές υπεριώδους ακτινοβολίας πρέπει να πληρούν τις ακόλουθες προϋποθέσεις:

① Μπορεί να απορροφήσει έντονα τις υπεριώδεις ακτίνες (ειδικά τις υπεριώδεις ακτίνες με μήκη κύματος 290~400nm). ② Έχει καλή θερμική σταθερότητα και δεν αλλάζει λόγω θερμότητας ακόμη και κατά την επεξεργασία, με χαμηλή θερμική πτητικότητα. ③ Έχει καλή χημική σταθερότητα και δεν αντιδρά αρνητικά με τα συστατικά του προϊόντος. ④ Έχει καλή αναμειξιμότητα και μπορεί να διασκορπιστεί ομοιόμορφα στο υλικό χωρίς να ανθίσει ή να διαρρεύσει. ⑤ Το ίδιο το απορροφητικό έχει καλή φωτοχημική σταθερότητα, δεν αποσυντίθεται και δεν αλλάζει χρώμα. ⑥ Είναι άχρωμο, μη τοξικό και άοσμο. ⑦ Είναι πλενόμενο. ⑧ Είναι φθηνό και άμεσα διαθέσιμο.

Οι απορροφητές υπεριώδους ακτινοβολίας βενζοτριαζόλης είναι σήμερα ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος στην Κίνα, αλλά οι απορροφητές υπεριώδους ακτινοβολίας τριαζίνης παρουσιάζουν σημαντικά καλύτερη απόδοση από τις βενζοτριαζόλες. Οι απορροφητές τριαζίνης διαθέτουν εξαιρετικές ιδιότητες απορρόφησης υπεριώδους ακτινοβολίας, μαζί με άλλα πλεονεκτήματα, που τους καθιστούν ευρέως εφαρμόσιμους σε πολυμερή. Παρουσιάζουν εξαιρετική θερμική σταθερότητα, καλή σταθερότητα επεξεργασίας και αντοχή σε οξύ. Σε πρακτικές εφαρμογές, οι απορροφητές υπεριώδους ακτινοβολίας τριαζίνης παρουσιάζουν ισχυρή συνεργιστική δράση με σταθεροποιητές φωτός παρεμποδισμένης αμίνης. Όταν χρησιμοποιούνται μαζί, παράγουν καλύτερα αποτελέσματα από ό,τι όταν χρησιμοποιούνται μεμονωμένα.

III. Αρκετοί συνηθισμένοι απορροφητές υπεριώδους ακτινοβολίας

(1) Τα προϊόντα αντίδρασης της ο-νιτροανιλίνης και της π-κρεσόλης

Εμφανίζεται ως άχρωμοι ή ωχροκίτρινοι κρύσταλλοι. Είναι διαλυτό σε πολλούς οργανικούς διαλύτες όπως βενζίνη, βενζόλιο και ακετόνη. Έχει πολύ χαμηλή διαλυτότητα στο νερό και δεν αποσυντίθεται από πυκνά αλκάλια ή οξέα. Μπορεί να αντιδράσει με ιόντα βαρέων μετάλλων για να σχηματίσει άλατα. Μπορεί να απορροφήσει υπεριώδες φως με μήκη κύματος 270-280 nm. Το σημείο τήξης του είναι 130-131℃.

Χρησιμοποιείται κυρίως σε ρητίνες όπως πολυεστέρας, χλωριωμένος πολυεστέρας, οξική κυτταρίνη, πολυβινυλοχλωρίδιο, πολυστυρένιο, πλεξιγκλάς και πολυακρυλονιτρίλιο. Παρουσιάζει καλύτερη σταθερότητα σε διαφανή προϊόντα από ό,τι σε χρωματιστά προϊόντα. Η δοσολογία στα τελικά προϊόντα είναι ≤0,5%.

(2) 2-υδροξυ-4-μεθοξυβενζοφαινόνη (UV-9)

Κρυσταλλική σκόνη ανοιχτοκίτρινου ή λευκού χρώματος. Πυκνότητα 1,324 g/cm³. Σημείο τήξης 62-66℃. Σημείο βρασμού 150-160℃ (0,67 kPa), 220℃ (2,4 kPa). Διαλυτό στους περισσότερους οργανικούς διαλύτες όπως ακετόνη, κετόνες, βενζόλιο, μεθανόλη, οξικός αιθυλεστέρας, μεθυλαιθυλοκετόνη και αιθανόλη. Αδιάλυτο στο νερό. Η διαλυτότητα (g/100g, 25℃) σε ορισμένους διαλύτες έχει ως εξής: βενζόλιο 56,2, n-εξάνιο 4,3, αιθανόλη (95%) 5,8, τετραχλωράνθρακας 34,5, στυρόλιο 51,2, DOP 18,7.

Ως απορροφητής υπεριώδους ακτινοβολίας, είναι κατάλληλο για διάφορα πλαστικά όπως πολυβινυλοχλωρίδιο, πολυβινυλιδενοχλωρίδιο, μεθακρυλικό πολυμεθυλεστέρα, ακόρεστο πολυεστέρα, ρητίνη ABS και ρητίνη κυτταρίνης. Το μέγιστο εύρος μήκους κύματος απορρόφησης είναι 280~340nm και η τυπική δοσολογία είναι 0,1%~1,5%. Έχει καλή θερμική σταθερότητα και δεν αποσυντίθεται στους 200℃. Αυτό το προϊόν δεν απορροφά σχεδόν καθόλου ορατό φως, καθιστώντας το κατάλληλο για ανοιχτόχρωμα, διαφανή προϊόντα. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε χρώματα και συνθετικό καουτσούκ.

(3) 2-υδροξυ-4-n-οκτυλοξυβενζοφαινόνη (UV-531)

Ανοιχτόκίτρινη ή λευκή κρυσταλλική σκόνη. Πυκνότητα 1,160 g/cm³ (25℃). Σημείο τήξης 48~49℃. Διαλυτό σε ακετόνη, βενζόλιο, αιθανόλη και ισοπροπανόλη. ελαφρώς διαλυτό σε διχλωροαιθάνιο. αδιάλυτο στο νερό. Η διαλυτότητα (g/100g, 25℃) σε ορισμένους διαλύτες είναι: ακετόνη 74, βενζόλιο 72, μεθανόλη 2, αιθανόλη (95%) 2,6, n-επτάνιο 40, n-εξάνιο 40,1, νερό 0,5.

Ως απορροφητής UV, απορροφά έντονα την υπεριώδη ακτινοβολία με μήκη κύματος 270-330 nm. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορα πλαστικά, ειδικά σε πολυαιθυλένιο, πολυπροπυλένιο, πολυστυρένιο, ρητίνη ABS, πολυανθρακικό και πολυβινυλοχλωρίδιο. Έχει καλή συμβατότητα με ρητίνες και χαμηλή πτητικότητα. Η τυπική δοσολογία είναι 0,1% έως 1%. Έχει καλό συνεργιστικό αποτέλεσμα όταν χρησιμοποιείται με μικρή ποσότητα 4,4-θειοδις(6-τερτ-βουτυλο-p-κρεσόλης). Αυτό το προϊόν μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως σταθεροποιητής φωτός σε διάφορες επιστρώσεις.

(4) Η 2-(2′-υδροξυ-3′,5′-δι-τερτ-φαινυλ)-5-χλωροβενζοτριαζόλη (UV-327) είναι ένας απορροφητής υπεριώδους ακτινοβολίας με παρόμοιες ιδιότητες και χρησιμοποιείται με τη βενζοτριαζόλη UV-326. Απορροφά έντονα την υπεριώδη ακτινοβολία με μήκη κύματος 270~380nm, έχει καλή χημική σταθερότητα και πολύ χαμηλή πτητικότητα. Έχει καλή συμβατότητα με πολυολεφίνες. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για πολυαιθυλένιο και πολυπροπυλένιο. Επιπλέον, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε πολυβινυλοχλωρίδιο, πολυμεθυλομεθακρυλικό, πολυοξυμεθυλένιο, πολυουρεθάνη, ακόρεστο πολυεστέρα, ρητίνη ABS, εποξειδική ρητίνη, ρητίνη κυτταρίνης, κ.λπ. Αυτό το προϊόν έχει εξαιρετική αντοχή στη θερμική εξάχνωση, δυνατότητα πλύσης, αντοχή στο ξεθώριασμα αερίου και διατήρηση των μηχανικών ιδιοτήτων. Έχει σημαντική συνεργιστική δράση όταν χρησιμοποιείται με αντιοξειδωτικά. Χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της θερμοοξειδωτικής σταθερότητας των προϊόντων.

(5) Η μονοβενζοϊκή ρεσορκινόλη είναι μια λευκή κρυσταλλική σκόνη. Σημείο τήξης 132~135℃. Πυκνότητα όγκου 0,68 g/cm³ (20%). Διαλυτό σε ακετόνη και αιθανόλη, ελαφρώς διαλυτό σε βενζόλιο, νερό, n-επτάνιο, κ.λπ. Ως σταθεροποιητής υπεριώδους ακτινοβολίας, η απόδοσή του είναι παρόμοια με αυτή των σταθεροποιητών φωτός με βάση τη βενζοφαινόνη. Χρησιμοποιείται κυρίως σε πολυβινυλοχλωρίδιο, ρητίνη κυτταρίνης και πολυστυρένιο, συνήθως σε δόση 1% έως 2%.