I. Pojmovi i definicije

Sunčeva svjetlost sadrži veliku količinu ultraljubičastog (UV) svjetla, s valnim duljinama od približno 290-460 nm, koje je štetno za obojene predmete. Ovo štetno UV svjetlo uzrokuje razgradnju i blijeđenje molekula boje kemijskom redoks reakcijom. Korištenje UV apsorbera može učinkovito 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 prolaze kroz reakcije autooksidacije zbog 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 treba odabrati odgovarajući UV apsorber na temelju vrste korištenog polimera.

II. Klasifikacija i funkcije ultraljubičastih apsorbera

Ultraljubičasti apsorberi moraju ispunjavati sljedeće uvjete:

1. Može snažno apsorbirati ultraljubičaste zrake (posebno ultraljubičaste zrake valnih duljina od 290~400 nm); 2. Ima dobru toplinsku stabilnost i neće se mijenjati zbog topline čak ni tijekom obrade, s niskom toplinskom hlapljivošću; 3. Ima dobru kemijsku stabilnost i neće negativno reagirati s komponentama materijala u proizvodu; 4. Ima dobru mješljivost i može se ravnomjerno raspršiti u materijalu bez cvjetanja ili procjeđivanja; 5. Sam apsorbent ima dobru fotokemijsku stabilnost, ne raspada se i ne mijenja boju; 6. Bezbojan je, netoksičan i bez mirisa; 7. Periv je; 8. Jeftin je i lako dostupan.

Benzotriazolni UV apsorberi trenutno su najčešće korištena vrsta u Kini, ali triazinski UV apsorberi pokazuju znatno bolje performanse od benzotriazola. Triazinski apsorberi posjeduju izvrsna svojstva UV apsorpcije, uz druge prednosti, što ih čini široko primjenjivima u polimerima. Pokazuju izvrsnu toplinsku 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 tvari; kada se koriste zajedno, daju bolje rezultate nego kada se koriste pojedinačno.

III. Nekoliko uobičajenih ultraljubičastih apsorbera

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

Pojavljuje se kao bezbojni ili blijedožuti kristali. Topiv je u mnogim organskim otapalima poput benzina, benzena i acetona. Vrlo je slabo topljiv u vodi i ne razgrađuje se koncentriranim lužinama ili kiselinama. Može reagirati s ionima teških metala stvarajući soli. Može apsorbirati ultraljubičasto svjetlo valnih duljina od 270-280 nm. Talište mu je 130-131 ℃.

Uglavnom se koristi u smolama kao što su poliester, klorirani poliester, celulozni acetat, polivinilklorid, 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. Gustoća 1,324 g/cm³. Talište 62-66 ℃. Vrelište 150-160 ℃ (0,67 kPa), 220 ℃ (2,4 kPa). Topljiv u većini organskih otapala kao što su aceton, ketoni, benzen, metanol, etil acetat, metil etil keton i etanol; netopljiv u vodi. Topljivost (g/100 g, 25 ℃) u nekim otapalima je sljedeća: benzen 56,2, n-heksan 4,3, etanol (95%) 5,8, ugljikov tetraklorid 34,5, stiren 51,2, DOP 18,7.

Kao UV apsorber, pogodan je za razne plastike kao što su polivinilklorid, polivinilidenklorid, polimetilmetakrilat, nezasićeni poliester, ABS smola i celulozna smola. Maksimalni raspon valnih duljina apsorpcije je 280~340 nm, a tipična doza je 0,1%~1,5%. Ima dobru toplinsku stabilnost i ne raspada se na 200 ℃. Ovaj proizvod gotovo ne apsorbira vidljivu svjetlost, što ga čini pogodnim za svijetle, prozirne proizvode. Također se može koristiti u bojama i sintetičkoj gumi.

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

Blijedožuti ili bijeli kristalni prah. Gustoća 1,160 g/cm³ (25 ℃). Talište 48~49 ℃. Topljivo u acetonu, benzenu, etanolu i izopropanolu; slabo topljivo u dikloretanu; netopljivo u vodi. Topljivost (g/100 g, 25 ℃) u nekim otapalima 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 duljinama od 270-330 nm. Može se koristiti u raznim plastikama, posebno polietilenu, polipropilenu, polistirenu, ABS smoli, polikarbonatu i polivinilkloridu. Ima dobru kompatibilnost sa smolama i nisku hlapljivost. 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-klorobenzotriazol (UV-327) je UV apsorber sa sličnim svojstvima i primjenom kao benzotriazol UV-326. Snažno apsorbira ultraljubičasto svjetlo s valnim duljinama od 270~380 nm, ima dobru kemijsku stabilnost i vrlo nisku hlapljivost. Ima dobru kompatibilnost s poliolefinima. Posebno je pogodan za polietilen i polipropilen. Osim toga, može se koristiti i u polivinilkloridu, polimetil metakrilatu, polioksimetilenu, poliuretanu, nezasićenom poliesteru, ABS smoli, epoksidnoj smoli, celulozni smoli itd. Ovaj proizvod ima izvrsnu otpornost na sublimaciju topline, perivost, otpornost na blijeđenje plina i zadržavanje mehaničkih svojstava. Ima značajan sinergijski učinak kada se koristi s antioksidansima. Koristi se za poboljšanje termooksidativne stabilnosti proizvoda.

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