I. Termini e definizioni

La luce solare contiene un'elevata quantità di raggi ultravioletti (UV), con lunghezze d'onda di circa 290-460 nm, che sono dannosi per gli oggetti colorati. Questa luce UV nociva provoca la decomposizione e lo sbiadimento delle molecole di colore attraverso una reazione chimica redox. L'utilizzo di assorbitori UV può prevenire o ridurre efficacemente gli effetti dannosi delle radiazioni UV sugli oggetti protetti.

Un assorbitore UV è uno stabilizzatore della luce che assorbe la porzione UV della luce solare e delle sorgenti luminose fluorescenti senza subire alcuna alterazione. Sotto l'azione della luce solare e della fluorescenza, le materie plastiche e altri polimeri subiscono reazioni di autoossidazione a causa dell'azione delle radiazioni UV, che portano alla degradazione e al deterioramento del polimero, con conseguente peggioramento dell'aspetto e delle proprietà meccaniche. L'aggiunta di assorbitori UV assorbe selettivamente questa radiazione UV ad alta energia, convertendola in energia innocua che viene rilasciata o consumata. Poiché polimeri diversi hanno diverse lunghezze d'onda UV che causano degradazione, diversi assorbitori UV assorbono diverse lunghezze d'onda della radiazione UV. Pertanto, la scelta dell'assorbitore UV appropriato deve essere effettuata in base al tipo di polimero utilizzato.

II. Classificazione e funzioni degli assorbitori ultravioletti

Gli assorbitori ultravioletti devono soddisfare le seguenti condizioni:

① Può assorbire fortemente i raggi ultravioletti (in particolare i raggi ultravioletti con lunghezze d'onda di 290~400nm); ② Ha una buona stabilità termica e non cambia a causa del calore anche durante la lavorazione, con bassa volatilità termica; ③ Ha una buona stabilità chimica e non reagisce negativamente con i componenti del materiale nel prodotto; ④ Ha una buona miscibilità e può essere uniformemente disperso nel materiale senza fioriture o infiltrazioni; ⑤ L'assorbente stesso ha una buona stabilità fotochimica, non si decompone e non cambia colore; ⑥ È incolore, atossico e inodore; ⑦ È lavabile; ⑧ È poco costoso e facilmente reperibile.

Gli assorbitori UV a base di benzotriazolo sono attualmente i più utilizzati in Cina, ma gli assorbitori UV a base di triazina mostrano prestazioni significativamente migliori rispetto ai benzotriazoli. Gli assorbitori a base di triazina possiedono eccellenti proprietà di assorbimento UV, insieme ad altri vantaggi, che li rendono ampiamente applicabili nei polimeri. Presentano un'eccellente stabilità termica, una buona stabilità di processo e resistenza agli acidi. Nelle applicazioni pratiche, gli assorbitori UV a base di triazina mostrano un forte effetto sinergico con gli stabilizzanti alla luce a base di ammine impedite; se utilizzati insieme, producono risultati migliori rispetto all'uso individuale.

III. Diversi assorbitori ultravioletti comuni

(1) I prodotti di reazione di o-nitroanilina e p-cresolo

Si presenta sotto forma di cristalli incolori o giallo pallido. È solubile in molti solventi organici come benzina, benzene e acetone. Ha una bassissima solubilità in acqua e non si decompone in presenza di alcali o acidi concentrati. Può reagire con ioni di metalli pesanti per formare sali. Può assorbire la luce ultravioletta con lunghezze d'onda di 270-280 nm. Il suo punto di fusione è 130-131 °C.

Viene utilizzato principalmente in resine come poliestere, poliestere clorurato, acetato di cellulosa, cloruro di polivinile, polistirene, plexiglass e poliacrilonitrile. Presenta una migliore stabilità nei prodotti trasparenti rispetto a quelli colorati. Il dosaggio nei prodotti finiti è ≤0,5%.

(2) 2-idrossi-4-metossibenzofenone (UV-9)

Polvere cristallina di colore giallo pallido o bianco. Densità 1,324 g/cm³. Punto di fusione 62-66 °C. Punto di ebollizione 150-160 °C (0,67 kPa), 220 °C (2,4 kPa). Solubile nella maggior parte dei solventi organici come acetone, chetoni, benzene, metanolo, acetato di etile, metil etil chetone ed etanolo; insolubile in acqua. La solubilità (g/100 g, 25 °C) in alcuni solventi è la seguente: benzene 56,2, n-esano 4,3, etanolo (95%) 5,8, tetracloruro di carbonio 34,5, stirene 51,2, DOP 18,7.

Come assorbitore UV, è adatto a vari materiali plastici come cloruro di polivinile, cloruro di polivinilidene, polimetilmetacrilato, poliestere insaturo, resina ABS e resina di cellulosa. L'intervallo di lunghezza d'onda massima di assorbimento è 280~340 nm e il dosaggio tipico è 0,1%~1,5%. Ha una buona stabilità termica e non si decompone a 200 °C. Questo prodotto non assorbe quasi nessuna luce visibile, il che lo rende adatto a prodotti trasparenti e di colore chiaro. Può essere utilizzato anche in vernici e gomma sintetica.

(3) 2-idrossi-4-n-ottilossibenzofenone (UV-531)

Polvere cristallina di colore giallo pallido o bianco. Densità 1,160 g/cm³ (25°C). Punto di fusione 48~49°C. Solubile in acetone, benzene, etanolo e isopropanolo; leggermente solubile in dicloroetano; insolubile in acqua. La solubilità (g/100g, 25°C) in alcuni solventi è: acetone 74, benzene 72, metanolo 2, etanolo (95%) 2,6, n-eptano 40, n-esano 40,1, acqua 0,5.

Come assorbitore UV, assorbe fortemente la luce ultravioletta con lunghezze d'onda di 270-330 nm. Può essere utilizzato in vari materiali plastici, in particolare polietilene, polipropilene, polistirene, resina ABS, policarbonato e cloruro di polivinile. Presenta una buona compatibilità con le resine e una bassa volatilità. Il dosaggio tipico è compreso tra lo 0,1% e l'1%. Ha un buon effetto sinergico se utilizzato con una piccola quantità di 4,4-tiobis(6-terz-butil-p-cresolo). Questo prodotto può essere utilizzato anche come stabilizzante alla luce in vari rivestimenti.

(4) Il 2-(2′-idrossi-3′,5′-di-terz-fenil)-5-clorobenzotriazolo (UV-327) è un assorbitore UV con proprietà e utilizzi simili al benzotriazolo UV-326. Assorbe fortemente la luce ultravioletta con lunghezze d'onda di 270~380 nm, ha una buona stabilità chimica e una volatilità molto bassa. Ha una buona compatibilità con le poliolefine. È particolarmente adatto per polietilene e polipropilene. Inoltre, può essere utilizzato anche in cloruro di polivinile, polimetilmetacrilato, poliossimetilene, poliuretano, poliestere insaturo, resina ABS, resina epossidica, resina cellulosica, ecc. Questo prodotto ha un'eccellente resistenza alla sublimazione termica, lavabilità, resistenza allo sbiadimento da gas e mantenimento delle proprietà meccaniche. Ha un significativo effetto sinergico se utilizzato con antiossidanti. Viene utilizzato per migliorare la stabilità termo-ossidativa dei prodotti.

(5) Il resorcinolo monobenzoato è una polvere cristallina bianca. Punto di fusione 132~135 °C. Densità apparente 0,68 g/cm³ (20%). Solubile in acetone ed etanolo, leggermente solubile in benzene, acqua, n-eptano, ecc. Come stabilizzante alla luce UV, le sue prestazioni sono simili a quelle degli stabilizzanti alla luce a base di benzofenone. Viene utilizzato principalmente in cloruro di polivinile, resina di cellulosa e polistirene, tipicamente a un dosaggio compreso tra l'1% e il 2%.