I. Fogalommeghatározások

A napfény nagy mennyiségű ultraibolya (UV) fényt tartalmaz, amelynek hullámhossza körülbelül 290-460 nm, és amely káros a színes tárgyakra. Ez a káros UV-fény a színes molekulák lebomlását és kifakulását okozza egy kémiai redox reakció révén. Az UV-elnyelő anyagok használata hatékonyan megelőzheti vagy csökkentheti az UV-sugárzás káros hatásait a védett tárgyakra.

Az UV-elnyelő egy fénystabilizátor, amely elnyeli a napfény és a fénycsövek UV-sugárzását anélkül, hogy maga bármilyen változáson menne keresztül. Napfény és fluoreszcencia hatására a műanyagok és más polimerek az UV-sugárzás hatására autooxidációs reakciókon mennek keresztül, ami a polimer lebomlásához és romlásához vezet, ami rontja a megjelenését és a mechanikai tulajdonságait. Az UV-elnyelő anyagok szelektíven elnyelik ezt a nagy energiájú UV-sugárzást, ártalmatlan energiává alakítva azt, amely felszabadul vagy elfogy. Mivel a különböző polimerek eltérő UV-hullámhosszal rendelkeznek, ami degradációt okoz, a különböző UV-elnyelők az UV-sugárzás különböző hullámhosszait nyelik el. Ezért a megfelelő UV-elnyelőt a használt polimer típusa alapján kell kiválasztani.

II. Az ultraibolya sugárzást elnyelő anyagok osztályozása és funkciói

Az ultraibolya sugárzást elnyelő anyagoknak a következő feltételeknek kell megfelelniük:

① Erősen elnyeli az ultraibolya sugarakat (különösen a 290~400 nm hullámhosszúságú ultraibolya sugarakat); ② Jó hőstabilitással rendelkezik, és feldolgozás közben sem változik hő hatására, alacsony hőillékonysággal; ③ Jó kémiai stabilitással rendelkezik, és nem reagál károsan a termékben lévő anyagösszetevőkkel; ④ Jól keverhető, és egyenletesen diszpergálható az anyagban kivirágzás vagy szivárgás nélkül; ⑤ Maga az abszorbens jó fotokémiai stabilitással rendelkezik, nem bomlik le, és nem változtatja a színét; ⑥ Színtelen, nem mérgező és szagtalan; ⑦ Mosható; ⑧ Olcsó és könnyen beszerezhető.

A benzotriazol UV-elnyelői jelenleg a legszélesebb körben használt típusok Kínában, de a triazin UV-elnyelői lényegesen jobb teljesítményt mutatnak, mint a benzotriazolok. A triazin abszorberek kiváló UV-elnyelő tulajdonságokkal rendelkeznek, egyéb előnyök mellett, ami széles körben alkalmazhatóvá teszi őket polimerekben. Kiváló hőstabilitást, jó feldolgozási stabilitást és savállóságot mutatnak. A gyakorlati alkalmazásokban a triazin UV-elnyelők erős szinergikus hatást mutatnak a gátolt amin fénystabilizátorokkal; együttesen használva jobb eredményeket produkálnak, mint önmagukban.

III. Néhány gyakori ultraibolya-elnyelő

(1) Az o-nitroanilin és a p-krezol reakciótermékei

Színtelen vagy halványsárga kristályok formájában jelenik meg. Számos szerves oldószerben oldódik, például benzinben, benzolban és acetonban. Vízben nagyon rosszul oldódik, és tömény lúgok vagy savak nem bontják le. Nehézfém ionokkal reagálva sókat képezhet. Elnyeli a 270-280 nm hullámhosszú ultraibolya fényt. Olvadáspontja 130-131 °C.

Főként olyan gyantákban használják, mint a poliészter, klórozott poliészter, cellulóz-acetát, polivinil-klorid, polisztirol, plexiüveg és poliakrilonitril. Átlátszó termékekben jobb stabilitást mutat, mint színes termékekben. A késztermékekben az adagolás ≤0,5%.

(2) 2-Hidroxi-4-metoxi-benzofenon (UV-9)

Halványsárga vagy fehér kristályos por. Sűrűség 1,324 g/cm³. Olvadáspont 62-66 °C. Forráspont 150-160 °C (0,67 kPa), 220 °C (2,4 kPa). A legtöbb szerves oldószerben oldódik, például acetonban, ketonokban, benzolban, metanolban, etil-acetátban, metil-etil-ketonban és etanolban; vízben nem oldódik. Az oldhatóság (g/100 g, 25 °C) egyes oldószerekben a következő: benzol 56,2, n-hexán 4,3, etanol (95%) 5,8, szén-tetraklorid 34,5, sztirol 51,2, DOP 18,7.

UV-elnyelőként különféle műanyagokhoz, például polivinil-kloridhoz, polivinilidén-kloridhoz, polimetil-metakriláthoz, telítetlen poliészterhez, ABS-gyantához és cellulózgyantához alkalmas. A maximális abszorpciós hullámhossztartomány 280~340 nm, a tipikus dózis pedig 0,1%~1,5%. Jó hőstabilitással rendelkezik, és 200℃-on sem bomlik. Ez a termék szinte semmilyen látható fényt nem nyel el, így világos színű, átlátszó termékekhez alkalmas. Festékekben és szintetikus gumiban is használható.

(3) 2-Hidroxi-4-n-oktiloxibenzofenon (UV-531)

Halványsárga vagy fehér kristályos por. Sűrűség 1,160 g/cm³ (25 °C). Olvadáspont 48-49 °C. Oldódik acetonban, benzolban, etanolban és izopropanolban; kismértékben oldódik diklóretánban; vízben nem oldódik. Oldhatóság (g/100 g, 25 °C) néhány oldószerben: aceton 74, benzol 72, metanol 2, etanol (95%) 2,6, n-heptán 40, n-hexán 40,1, víz 0,5.

UV-elnyelőként erősen elnyeli a 270-330 nm hullámhosszú ultraibolya fényt. Különböző műanyagokban, különösen polietilénben, polipropilénben, polisztirolban, ABS-gyantában, polikarbonátban és polivinil-kloridban használható. Jól összeférhető a gyantákkal és alacsony az illékonysága. A tipikus adagolás 0,1% és 1% között van. Kis mennyiségű 4,4-tiobisz(6-terc-butil-p-krezol)-lal használva jó szinergikus hatást fejt ki. Ez a termék fénystabilizátorként is használható különféle bevonatokban.

(4) A 2-(2′-hidroxi-3′,5′-di-terc-fenil)-5-klórbenzotriazol (UV-327) egy UV-elnyelő anyag, amely hasonló tulajdonságokkal és felhasználási módokkal rendelkezik, mint az UV-326 benzotriazol. Erősen elnyeli a 270~380 nm hullámhosszú ultraibolya fényt, jó kémiai stabilitással és nagyon alacsony illékonysággal rendelkezik. Jól összeférhető a poliolefinekkel. Különösen alkalmas polietilénhez és polipropilénhez. Ezenkívül polivinil-kloridban, polimetil-metakrilátban, polioximetilénben, poliuretánban, telítetlen poliészterben, ABS-gyantában, epoxigyantában, cellulózgyantában stb. is használható. Ez a termék kiváló hőszublimációs ellenállással, moshatósággal, gázfakulásállósággal és mechanikai tulajdonságmegőrző képességgel rendelkezik. Antioxidánsokkal együtt alkalmazva jelentős szinergikus hatást fejt ki. A termékek termooxidatív stabilitásának javítására használják.

(5) A rezorcinol-monobenzoát fehér kristályos por. Olvadáspont: 132–135 °C. Térfogatsűrűség: 0,68 g/cm³ (20%). Acetonban és etanolban oldódik, benzolban, vízben, n-heptánban stb. kismértékben oldódik. UV-fénystabilizátorként hasonló a benzofenon alapú fénystabilizátorokéhoz. Főként polivinil-kloridban, cellulózgyantában és polisztirolban használják, jellemzően 1–2%-os dózisban.