I. Termini e definizioni

La luce solare contiene una grande quantità di luce ultravioletta (UV), con lunghezze d'onda comprese tra circa 290 e 460 nm, dannosa 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 di raggi UV può prevenire o ridurre efficacemente gli effetti dannosi delle radiazioni UV sugli oggetti protetti.

Un assorbitore UV è uno stabilizzatore di luce che assorbe la porzione UV della luce solare e delle sorgenti luminose fluorescenti senza subire alcuna alterazione. Sotto l'effetto della luce solare e della fluorescenza, le materie plastiche e altri polimeri subiscono reazioni di auto-ossidazione dovute all'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 queste radiazioni UV ad alta energia, convertendole in energia innocua che viene rilasciata o consumata. Poiché polimeri diversi presentano diverse lunghezze d'onda UV che causano la degradazione, i diversi assorbitori UV assorbono diverse lunghezze d'onda di radiazione UV. Pertanto, l'assorbitore UV appropriato deve essere selezionato in base al tipo di polimero utilizzato.

II. Classificazione e funzioni degli assorbitori di raggi ultravioletti

Gli assorbitori di raggi ultravioletti devono soddisfare le seguenti condizioni:

① Può assorbire fortemente i raggi ultravioletti (in particolare i raggi ultravioletti con lunghezze d'onda di 290~400 nm); ② Ha una buona stabilità termica e non si modifica a causa del calore nemmeno 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 disperso uniformemente nel materiale senza fioritura 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 economico e facilmente reperibile.

Attualmente, in Cina, i fotoassorbitori UV a base di benzotriazolo sono i più utilizzati, ma quelli a base di triazina mostrano prestazioni significativamente migliori. I fotoassorbitori a base di triazina possiedono eccellenti proprietà di assorbimento UV, oltre ad altri vantaggi, che li rendono ampiamente applicabili nei polimeri. Presentano un'ottima stabilità termica, una buona stabilità di processo e resistenza agli acidi. Nelle applicazioni pratiche, i fotoassorbitori a base di triazina mostrano un forte effetto sinergico con gli stabilizzatori di luce a base di ammine stericamente impedite; se utilizzati insieme, producono risultati migliori rispetto al loro utilizzo singolo.

III. Alcuni comuni assorbitori di raggi ultravioletti

(1) I prodotti di reazione dell'o-nitroanilina e del 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 solubilità molto bassa in acqua e non si decompone in presenza di alcali o acidi concentrati. Può reagire con ioni di metalli pesanti per formare sali. È in grado di assorbire la luce ultravioletta con lunghezze d'onda comprese tra 270 e 280 nm. Il suo punto di fusione è di 130-131 °C.

Viene utilizzato principalmente in resine come poliestere, poliestere clorurato, acetato di cellulosa, cloruro di polivinile, polistirene, plexiglass e poliacrilonitrile. Presenta una maggiore 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℃. Punto di ebollizione 150-160℃ (0,67 kPa), 220℃ (2,4 kPa). Solubile nella maggior parte dei solventi organici come acetone, chetoni, benzene, metanolo, acetato di etile, metiletilchetone ed etanolo; insolubile in acqua. La solubilità (g/100g, 25℃) 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 diverse materie plastiche come cloruro di polivinile, cloruro di polivinilidene, polimetilmetacrilato, poliestere insaturo, resina ABS e resina di cellulosa. L'intervallo di lunghezza d'onda di assorbimento massimo è compreso tra 280 e 340 nm e il dosaggio tipico è dello 0,1%-1,5%. Possiede 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℃). Punto di fusione 48~49℃. Solubile in acetone, benzene, etanolo e isopropanolo; leggermente solubile in dicloroetano; insolubile in acqua. Solubilità (g/100g, 25℃) in alcuni solventi: 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 comprese tra 270 e 330 nm. Può essere utilizzato in diverse materie plastiche, 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 diversi rivestimenti.

(4) Il 2-(2′-idrossi-3′,5′-di-terz-fenil)-5-clorobenzotriazolo (UV-327) è un assorbitore UV con proprietà e usi 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 di cellulosa, 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℃. 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 nel cloruro di polivinile, nella resina di cellulosa e nel polistirene, tipicamente a un dosaggio dall'1% al 2%.