I. Termes et définitions

La lumière du soleil contient une grande quantité de rayons ultraviolets (UV), dont la longueur d'onde se situe approximativement entre 290 et 460 nm, nocifs pour les objets colorés. Ces rayons UV provoquent la décomposition et la décoloration des molécules de couleur par une réaction d'oxydoréduction. L'utilisation d'absorbeurs d'UV permet de prévenir ou de réduire efficacement les effets néfastes des rayons UV sur les objets protégés.

Un absorbeur d'UV est un stabilisateur de lumière qui absorbe les rayons UV émis par la lumière solaire et les sources lumineuses fluorescentes sans se modifier lui-même. Sous l'effet de la lumière solaire et fluorescente, les plastiques et autres polymères subissent des réactions d'auto-oxydation dues aux rayonnements UV, ce qui entraîne leur dégradation et leur détérioration, et par conséquent une altération de leur aspect et de leurs propriétés mécaniques. L'ajout d'absorbeurs d'UV permet d'absorber sélectivement ce rayonnement UV de haute énergie, le convertissant en énergie inoffensive qui est ensuite libérée ou absorbée. Étant donné que différents polymères sont sensibles à différentes longueurs d'onde UV susceptibles de provoquer leur dégradation, différents absorbeurs d'UV absorbent différentes longueurs d'onde de rayonnement UV. Par conséquent, l'absorbeur d'UV approprié doit être choisi en fonction du type de polymère utilisé.

II. Classification et fonctions des absorbeurs d'ultraviolets

Les absorbeurs d'ultraviolets doivent répondre aux conditions suivantes :

① Il absorbe fortement les rayons ultraviolets (en particulier ceux dont la longueur d'onde est comprise entre 290 et 400 nm) ; ② Il présente une bonne stabilité thermique et reste inchangé sous l'effet de la chaleur, même pendant la transformation, avec une faible volatilité thermique ; ③ Il possède une bonne stabilité chimique et ne réagit pas avec les composants du produit ; ④ Il est miscible et se disperse uniformément dans le matériau sans formation de voile ni suintement ; ⑤ L'absorbant lui-même possède une bonne stabilité photochimique, ne se décompose pas et ne change pas de couleur ; ⑥ Il est incolore, non toxique et inodore ; ⑦ Il est lavable ; ⑧ Il est peu coûteux et facilement disponible.

Les absorbeurs UV de type benzotriazole sont actuellement les plus utilisés en Chine, mais les absorbeurs UV de type triazine présentent des performances nettement supérieures. Dotés d'excellentes propriétés d'absorption UV, ainsi que d'autres avantages, ils trouvent de nombreuses applications dans les polymères. Ils présentent une excellente stabilité thermique, une bonne stabilité de transformation et une résistance aux acides. En pratique, les absorbeurs UV de type triazine présentent un fort effet synergique avec les stabilisants de lumière de type amine encombrée ; leur utilisation conjointe offre de meilleurs résultats que leur utilisation individuelle.

III. Plusieurs absorbeurs d'ultraviolets courants

(1) Les produits de la réaction de l'o-nitroaniline et du p-crésol

Il se présente sous forme de cristaux incolores ou jaune pâle. Il est soluble dans de nombreux solvants organiques tels que l'essence, le benzène et l'acétone. Sa solubilité dans l'eau est très faible et il ne se décompose pas au contact des bases ou des acides concentrés. Il peut réagir avec les ions de métaux lourds pour former des sels. Il absorbe la lumière ultraviolette d'une longueur d'onde de 270 à 280 nm. Son point de fusion est de 130 à 131 °C.

Il est principalement utilisé dans les résines telles que le polyester, le polyester chloré, l'acétate de cellulose, le polychlorure de vinyle, le polystyrène, le plexiglas et le polyacrylonitrile. Il présente une meilleure stabilité dans les produits transparents que dans les produits colorés. Son dosage dans les produits finis est ≤ 0,5 %.

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

Poudre cristalline jaune pâle ou blanche. Densité : 1,324 g/cm³. Point de fusion : 62-66 °C. Point d’ébullition : 150-160 °C (0,67 kPa), 220 °C (2,4 kPa). Soluble dans la plupart des solvants organiques tels que l’acétone, les cétones, le benzène, le méthanol, l’acétate d’éthyle, la méthyléthylcétone et l’éthanol ; insoluble dans l’eau. Solubilité (g/100 g, 25 °C) dans certains solvants : benzène : 56,2 ; n-hexane : 4,3 ; éthanol (95 %) : 5,8 ; tétrachlorure de carbone : 34,5 ; styrène : 51,2 ; DOP : 18,7.

En tant qu'absorbeur d'UV, il convient à divers plastiques tels que le polychlorure de vinyle (PVC), le polychlorure de vinylidène (PVC), le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le polyester insaturé, la résine ABS et la résine cellulosique. Sa plage d'absorption maximale se situe entre 280 et 340 nm, et son dosage typique est de 0,1 % à 1,5 %. Il présente une bonne stabilité thermique et ne se décompose pas à 200 °C. Ce produit n'absorbe pratiquement pas la lumière visible, ce qui le rend idéal pour les produits clairs et transparents. Il peut également être utilisé dans les peintures et le caoutchouc synthétique.

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

Poudre cristalline jaune pâle ou blanche. Densité : 1,160 g/cm³ (25 °C). Point de fusion : 48-49 °C. Soluble dans l’acétone, le benzène, l’éthanol et l’isopropanol ; légèrement soluble dans le dichloroéthane ; insoluble dans l’eau. Solubilité (g/100 g, 25 °C) dans certains solvants : acétone : 74, benzène : 72, méthanol : 2, éthanol (95 %) : 2,6, n-heptane : 40, n-hexane : 40,1, eau : 0,5.

En tant qu'absorbeur d'UV, il absorbe fortement les rayons ultraviolets de longueur d'onde comprise entre 270 et 330 nm. Il peut être utilisé dans divers plastiques, notamment le polyéthylène, le polypropylène, le polystyrène, la résine ABS, le polycarbonate et le polychlorure de vinyle. Il présente une bonne compatibilité avec les résines et une faible volatilité. Le dosage typique est de 0,1 % à 1 %. Il présente un bon effet synergique lorsqu'il est utilisé avec une faible quantité de 4,4'-thiobis(6-tert-butyl-p-crésol). Ce produit peut également être utilisé comme stabilisant de lumière dans divers revêtements.

(4) Le 2-(2′-hydroxy-3′,5′-di-tert-phényl)-5-chlorobenzotriazole (UV-327) est un absorbeur d'UV aux propriétés et aux applications similaires à celles du benzotriazole UV-326. Il absorbe fortement les ultraviolets de longueur d'onde comprise entre 270 et 380 nm, présente une bonne stabilité chimique et une très faible volatilité. Il est compatible avec les polyoléfines, notamment le polyéthylène et le polypropylène. Il peut également être utilisé dans le polychlorure de vinyle (PVC), le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le polyoxyméthylène (POM), le polyuréthane, le polyester insaturé, la résine ABS, la résine époxy, la résine cellulosique, etc. Ce produit offre une excellente résistance à la sublimation thermique, une bonne lavabilité, une résistance à la décoloration par les gaz et une bonne conservation des propriétés mécaniques. Son effet synergique avec les antioxydants est significatif. Il permet d'améliorer la stabilité thermo-oxydative des produits.

(5) Le monobenzoate de résorcinol se présente sous forme de poudre cristalline blanche. Son point de fusion est de 132 à 135 °C. Sa masse volumique apparente est de 0,68 g/cm³ (à 20 %). Il est soluble dans l'acétone et l'éthanol, et légèrement soluble dans le benzène, l'eau, le n-heptane, etc. En tant que stabilisant UV, ses performances sont similaires à celles des stabilisants à base de benzophénone. Il est principalement utilisé dans le polychlorure de vinyle, la résine de cellulose et le polystyrène, généralement à une concentration de 1 à 2 %.