I. Istilah dan Definisi

Sinar matahari mengandung sejumlah besar sinar ultraviolet (UV), dengan panjang gelombang sekitar 290-460 nm, yang berbahaya bagi benda berwarna. Sinar UV yang berbahaya ini menyebabkan molekul warna terurai dan memudar melalui reaksi redoks kimia. Penggunaan penyerap UV dapat secara efektif mencegah atau mengurangi efek merusak radiasi UV pada benda yang dilindungi.

Penyerap UV adalah penstabil cahaya yang menyerap bagian UV dari sinar matahari dan sumber cahaya fluoresen tanpa mengalami perubahan apa pun. Di bawah sinar matahari dan fluoresensi, plastik dan polimer lainnya mengalami reaksi auto-oksidasi akibat radiasi UV, yang menyebabkan degradasi dan kerusakan polimer, sehingga menghasilkan penampilan dan sifat mekanik yang buruk. Penambahan penyerap UV secara selektif menyerap radiasi UV berenergi tinggi ini, mengubahnya menjadi energi yang tidak berbahaya yang dilepaskan atau dikonsumsi. Karena polimer yang berbeda memiliki panjang gelombang UV yang berbeda yang menyebabkan degradasi, penyerap UV yang berbeda menyerap panjang gelombang radiasi UV yang berbeda. Oleh karena itu, penyerap UV yang tepat harus dipilih berdasarkan jenis polimer yang digunakan.

II. Klasifikasi dan Fungsi Penyerap Ultraviolet

Penyerap sinar ultraviolet harus memenuhi kondisi berikut:

① Dapat menyerap sinar ultraviolet dengan kuat (terutama sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 290~400nm); ② Memiliki stabilitas termal yang baik dan tidak akan berubah karena panas bahkan selama pemrosesan, dengan volatilitas termal yang rendah; ③ Memiliki stabilitas kimia yang baik dan tidak akan bereaksi negatif dengan komponen material dalam produk; ④ Memiliki kemampuan bercampur yang baik dan dapat tersebar merata dalam material tanpa mengembang atau merembes; ⑤ Bahan penyerap itu sendiri memiliki stabilitas fotokimia yang baik, tidak terurai, dan tidak berubah warna; ⑥ Tidak berwarna, tidak beracun, dan tidak berbau; ⑦ Dapat dicuci; ⑧ Murah dan mudah didapatkan.

Penyerap UV benzotriazol saat ini merupakan jenis yang paling banyak digunakan di Tiongkok, tetapi penyerap UV triazin menunjukkan kinerja yang jauh lebih baik daripada benzotriazol. Penyerap triazin memiliki sifat penyerapan UV yang sangat baik, bersama dengan keunggulan lainnya, sehingga banyak diaplikasikan dalam polimer. Mereka menunjukkan stabilitas termal yang sangat baik, stabilitas pemrosesan yang baik, dan ketahanan terhadap asam. Dalam aplikasi praktis, penyerap UV triazin menunjukkan efek sinergis yang kuat dengan penstabil cahaya amina terhambat; ketika digunakan bersama-sama, mereka menghasilkan hasil yang lebih baik daripada ketika digunakan secara individual.

III. Beberapa penyerap ultraviolet umum

(1) Produk reaksi o-nitroanilin dan p-kresol

Ia tampak sebagai kristal tidak berwarna atau kuning pucat. Ia larut dalam banyak pelarut organik seperti bensin, benzena, dan aseton. Kelarutannya dalam air sangat rendah dan tidak terurai oleh alkali atau asam pekat. Ia dapat bereaksi dengan ion logam berat membentuk garam. Ia dapat menyerap sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 270-280 nm. Titik lelehnya adalah 130-131℃.

Bahan ini terutama digunakan dalam resin seperti poliester, poliester terklorinasi, selulosa asetat, polivinil klorida, polistirena, pleksiglas, dan poliakrilonitril. Bahan ini menunjukkan stabilitas yang lebih baik dalam produk transparan daripada dalam produk berwarna. Dosis dalam produk jadi adalah ≤0,5%.

(2) 2-Hidroksi-4-metoksibenzofenon (UV-9)

Serbuk kristal berwarna kuning pucat atau putih. Kepadatan 1,324 g/cm³. Titik leleh 62-66℃. Titik didih 150-160℃ (0,67 kPa), 220℃ (2,4 kPa). Larut dalam sebagian besar pelarut organik seperti aseton, keton, benzena, metanol, etil asetat, metil etil keton, dan etanol; tidak larut dalam air. Kelarutan (g/100g, 25℃) dalam beberapa pelarut adalah sebagai berikut: benzena 56,2, n-heksana 4,3, etanol (95%) 5,8, karbon tetraklorida 34,5, stirena 51,2, DOP 18,7.

Sebagai penyerap UV, produk ini cocok untuk berbagai plastik seperti polivinil klorida, polivinilidena klorida, polimetil metakrilat, poliester tak jenuh, resin ABS, dan resin selulosa. Rentang panjang gelombang penyerapan maksimum adalah 280~340nm, dan dosis tipikalnya adalah 0,1%~1,5%. Produk ini memiliki stabilitas termal yang baik dan tidak terurai pada suhu 200℃. Produk ini hampir tidak menyerap cahaya tampak, sehingga cocok untuk produk berwarna terang dan transparan. Produk ini juga dapat digunakan dalam cat dan karet sintetis.

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

Serbuk kristal berwarna kuning pucat atau putih. Kepadatan 1,160 g/cm³ (25℃). Titik leleh 48~49℃. Larut dalam aseton, benzena, etanol, dan isopropanol; sedikit larut dalam dikloroetana; tidak larut dalam air. Kelarutan (g/100g, 25℃) dalam beberapa pelarut adalah: aseton 74, benzena 72, metanol 2, etanol (95%) 2,6, n-heptana 40, n-heksana 40,1, air 0,5.

Sebagai penyerap UV, ia menyerap sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 270-330 nm secara kuat. Dapat digunakan dalam berbagai plastik, terutama polietilen, polipropilen, polistiren, resin ABS, polikarbonat, dan polivinil klorida. Memiliki kompatibilitas yang baik dengan resin dan volatilitas rendah. Dosis tipikal adalah 0,1% hingga 1%. Memiliki efek sinergis yang baik bila digunakan dengan sejumlah kecil 4,4-thiobis(6-tert-butyl-p-cresol). Produk ini juga dapat digunakan sebagai penstabil cahaya dalam berbagai pelapis.

(4) 2-(2′-hidroksi-3′,5′-di-tert-fenil)-5-klorobenzotriazol (UV-327) adalah penyerap UV dengan sifat dan penggunaan yang mirip dengan benzotriazol UV-326. Ia menyerap sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 270~380nm secara kuat, memiliki stabilitas kimia yang baik, dan volatilitas yang sangat rendah. Ia memiliki kompatibilitas yang baik dengan poliolefin. Ia sangat cocok untuk polietilen dan polipropilen. Selain itu, ia juga dapat digunakan dalam polivinil klorida, polimetil metakrilat, polioksimetilen, poliuretan, poliester tak jenuh, resin ABS, resin epoksi, resin selulosa, dll. Produk ini memiliki ketahanan sublimasi panas yang sangat baik, kemampuan pencucian, ketahanan pudar gas, dan retensi sifat mekanik. Ia memiliki efek sinergis yang signifikan bila digunakan dengan antioksidan. Ia digunakan untuk meningkatkan stabilitas termo-oksidatif produk.

(5) Resorcinol monobenzoat adalah bubuk kristal putih. Titik leleh 132~135℃. Kepadatan curah 0,68 g/cm³ (20%). Larut dalam aseton dan etanol, sedikit larut dalam benzena, air, n-heptana, dll. Sebagai penstabil cahaya UV, kinerjanya mirip dengan penstabil cahaya berbasis benzofenon. Terutama digunakan dalam polivinil klorida, resin selulosa, dan polistirena, biasanya dengan dosis 1% hingga 2%.