Materjali "lähikaitse" ---UV531

 

Ultraviolettkiirgus (UV) – see nähtamatu „valgusmõrvar” – ohustab pidevalt erinevate materjalide eluiga ja stabiilsust. UV-kiirguse „optilise kilbina” on UV-kiirguse neelajatest saanud tänapäeva tööstuse asendamatud kaitsjad. Nende tähelepanuväärse mõju mõistmiseks peame kõigepealt ära tundma selle „nähtamatu tapja” tegeliku olemuse.

Päikesespektri (100–400 nm) varjatud nurkades varitseb ultraviolettkiirgus kolm ohtlikku eriüksuslast:

 

Klassifikatsioon	Lainepikkuste vahemik (nm)	Omadused
UV-A	320–400	Pikalainelisel ultraviolettvalgusel on tugev läbitungimisvõime ning see suudab tungida läbi pilvede ja klaasi.
UV-B	280–320	Keskmise lainepikkusega ultraviolettkiirgus neeldub osoonikihis osaliselt ja sellel on nõrk läbitungimisvõime.
UV-C	100–280	Lühilaineline ultraviolettkiirgus neeldub osoonikihis peaaegu täielikult ja Maa pinnale jääb sellest vähe.

 

• UV-C eriväed: Kandes endas kõige surmavamaid suure energiaga kiiri, moodustab osoonikiht õnneks Maa esimese kaitseliini, mistõttu on nende maapinnale jõudmine väga haruldane.
• UV-B Vanguard: Spetsialiseerudes materjalide pindadele, võib see käivitada molekulaarsete ahelate purunemisreaktsioone, muutes selle plastide hapruse ja värvi pleekimise peamiseks süüdlaseks.
• UV-A läbitungiv aine: ülipeitva jõuga „luuraja“, mis on võimeline tungima sügavale materjalide sisemusse, et käivitada aeglane, kuid pidev lagunemisprotsess. Nende vaenlaste omaduste sihtimiseks erinevatel lainepikkustel on ultraviolettkiirguse neelajad välja töötanud nutikad kaitsetaktikad – oma molekulaarstruktuuri spetsiaalsete funktsionaalsete rühmade kaudu muudavad nad ultraviolettkiirte hävitava energia kahjutuks soojuseks, pakkudes spetsiaalselt valmistatud optilist kaitseriietust sellistele materjalidele nagu plast, katted ja kosmeetika.

 

I. KlassifikatsioonUltraviolettkiirguse neelajad

Tänapäeva tööstuses ja igapäevaelus ei saa ultraviolettkiirguse (UV) vananemise mõju materjalidele ignoreerida. Selle probleemi lahendamiseks on teadlased välja töötanud mitmesuguseid UV-absorbeerijaid, mis on valguse stabilisaatorid, mis neelavad päikesevalguse ja luminofoorvalgusallikate ultraviolettkiiri, muutmata oma omadusi. Oma keemilise struktuuri põhjal liigitatakse UV-absorbeerijad peamiselt bensotriasoolideks, triasiinideks ja bensofenoonideks (näiteksUV531).

Ultraviolettkiirguse neelajate valimisel tuleks pöörata erilist tähelepanu erinevate vaikude ultraviolettkiirguse neeldumistegurile, et valida sobiv ultraviolettvalgus, mis moodustab vaigule "kõige sobivama" kaitse.

1. PVC: Neeldumistegur on lühikestel lainepikkustel (200–300 nm) madal, kuid see suureneb lainepikkuse suurenedes märkimisväärselt, mis näitab, et PVC on pikalainelise ultraviolettvalguse suhtes tundlikum.

2. PE: Madal neeldumistegur näitab, et PE-l on nõrk võime ultraviolettvalgust neelata ja hea vastupidavus ultraviolettvalgusele.

3. PS: Neeldumistegur on mõõdukas, eriti tugev on neeldumine 300–400 nm vahemikus.

4. PC: Sellel on kõrge neeldumistegur, eriti pikalainelise ultraviolettkiirguse vahemikus (350–400 nm), kus see omab tugevat neeldumisvõimet.

5. PET: Sellel on kõrge neeldumistegur, eriti 300–400 nm vahemikus, kus neeldumine on märkimisväärne.

6. EPOXY: Sellel on kõrgeim neeldumistegur, mis näitab, et EPOXY on ultraviolettvalguse suhtes väga tundlik ja vananeb kiiremini.

 

II. SissejuhatusUV531- Klassikaline bensofenoonil põhinev ultraviolettkiirguse neelaja

Struktuurivalem:

Reaktsioonimehhanism: UV531 on tüüpiline bensofenoonil põhinev ultraviolettkiirguse neelaja. UV-531 (2-hüdroksü-4-n-oktüüloksübensofenooni) neeldumismehhanism põhineb peamiselt molekulaarstruktuuris olevate spetsiifiliste keemiliste sidemete reageerimisel ultraviolettvalgusele.

Konkreetne protsess on järgmine:

1. Molekulisisene vesinikside ja kelaattsükli moodustumine

UV-531 molekuli karbonüül- ja hüdroksüülrühmad võivad moodustada molekulisiseseid vesiniksidemeid, luues kelaattsükli. See struktuur annab sellele spetsiifilise elektronpilvede jaotuse, mis loob aluse ultraviolettvalguse neelamiseks.

2. Ultraviolettkiirguse neeldumine

Kui molekuli kiiritatakse kindla lainepikkusega ultraviolettkiirgusega, neelab see energiat ja läheb ergastatud olekusse. Sel hetkel intensiivistuvad molekulaarsed termilised vibratsioonid, mis viib molekulisiseste vesiniksidemete katkemiseni ja kelaattsüklite avanemiseni.

3. Energia muundamine ja vabastamine

Rõnga avanemise protsess muundab ultraviolettvalguse kõrge energia soojuseks või muudeks madala energiaga vormideks (näiteks vibratsioonienergiaks), takistades seeläbi polümeeril ultraviolettenergia neeldumist ja fotooksüdatsiooni teket. Seejärel naaseb molekul oma algse struktuuri juurde ja saab ultraviolettvalgust korduvalt neelata.

4. Fotostabiilsus ja tsükliefekt

UV-531-l endal on kõrge fotostabiilsus ja see võib teoreetiliselt ultraviolettenergiat lõputult neelata ja vabastada. Praktikas võib selle toimivus aga pikaajalise kokkupuute tõttu peroksiidivabade radikaalidega järk-järgult halveneda. Seetõttu kasutatakse seda sageli koos teiste valguse stabilisaatoritega (näiteks takistatud amiini valguse stabilisaatoritega), et tugevdada kaitsvat efekti.

 

III. UV531 ainulaadsed eelised – ülitõhusa vananemisvastase kaitse kaitsja

1. UV-B-riba ülitõhus neeldumine: UV531 on loodud UV-B-riba (280–320 nm) neelama.

See on peamine UV-kiirguse sagedusriba, mis põhjustab materjali vananemist ja päikesepõletust. UV531-l on UV-B-sagedusribas suurem neeldumistõhusus, mistõttu sobib see eriti hästi olukordadesse, kus on vaja tugevat kaitset.

2. Suurepärane valguse ja termiline stabiilsus

UV531 säilitab stabiilse keemilise struktuuri isegi pikaajalisel valguse ja kõrge temperatuuri käes viibimisel, muutes selle lagunemiskindlaks ja tagades pikaajalise kaitse.

3. Lai ühilduvus

UV531 ühildub hästi erinevate polümeermaterjalidega (näiteks polüetüleen, polüpropüleen ja polüvinüülkloriid), mistõttu on seda lihtne töödelda ja peale kanda.

4. Keskkonnakaitse ja -ohutus

UV531 on läbinud range toksikoloogilise testimise ning on inimestele ja keskkonnale ohutu, vastates rahvusvahelistele keskkonnastandarditele ja on ohutu kasutamiseks toidupakendites ja kosmeetikas. Seevastu bensotriasoolid ja triasiinid võivad halogeenide või muude kahjulike komponentide tõttu kujutada endast teatud keskkonnariske. Näiteks on Euroopa Kemikaaliamet (ECHA) teinud ettepaneku kehtestada REACH-piirangud neljale fenoolsele bensotriasoolile (sealhulgas UV-328, UV-327, UV-350 ja UV-320).

 

IV. 531 rakendusalad - mitmesuguste materjalide lai leviala

UV-531 on suure jõudlusega ja väga efektiivne vananemisvastane lisand, millel on lai valik rakendusi. UV-531 peamised rakendusvaldkonnad on järgmised:

1. Plastitööstus