Материалдың «жақын қорғанысы» ---UV531

 

Ультракүлгін (УК) сәулелену – бұл көрінбейтін «жарық өлтіруші» – әртүрлі материалдардың қызмет ету мерзімі мен тұрақтылығына үнемі қауіп төндіреді. УК сәулеленуіне қарсы «оптикалық қалқан» ретінде УК жұтқыштар қазіргі заманғы өнеркәсіптің ажырамас қамқоршыларына айналды. Олардың таңғажайып әсерін түсіну үшін алдымен осы «көрінбейтін өлтірушінің» шынайы табиғатын тануымыз керек.

Күн спектрінің жасырын бұрыштарында (100-400 нм) ультракүлгін сәулелену үш қауіпті арнайы күшті жасырады:

 

Жіктеу	Толқын ұзындығының диапазоны (нм)	Ерекше өзгешеліктері
УК-А	320-400	Ұзын толқынды ультракүлгін сәуле күшті ену күшіне ие және бұлттар мен әйнектерді тесіп өте алады.
УК-Б	280-320	Орташа толқынды ультракүлгін сәулелену озон қабатымен ішінара сіңіріледі және әлсіз ену қабілетіне ие.
УК-C	100-280	Қысқа толқынды ультракүлгін сәулелену озон қабатымен толығымен дерлік сіңіріледі, ал оның аз бөлігі Жер бетінде қалады.

 

• УК-С арнайы күштері: Ең қауіпті жоғары энергиялы сәулелерді тасымалдайтын озон қабаты, бақытымызға орай, Жер үшін бірінші қорғаныс сызығын құрайды, бұл олардың жерге жетуін өте сирек етеді.
• UV-B Vanguard: Материал беттерін нысанаға алуға маманданған ол молекулалық тізбектің үзілу реакцияларын тудыруы мүмкін, бұл оны пластиктің сынғыштығы мен бояудың түссізденуінің негізгі себебі етеді.
• УК-А ену агенті: материалдардың ішіне терең еніп, баяу, бірақ үздіксіз ыдырау процесін бастауға қабілетті аса ену күші бар «жасырын» зат. Әртүрлі толқын ұзындықтарындағы осы жаулардың сипаттамаларын нысанаға ала отырып, ультракүлгін жұтқыштар тапқыр қорғаныс тактикасын әзірледі — олар молекулалық құрылымындағы арнайы функционалдық топтар арқылы ультракүлгін сәулелердің жойқын энергиясын зиянсыз жылуға айналдырады, пластмасса, жабындар және косметика сияқты материалдарға арналған арнайы оптикалық қорғаныс киімін ұсынады.

 

I. ЖіктелуіУльтракүлгін сіңіргіштер

Қазіргі заманғы өнеркәсіпте және күнделікті өмірде ультракүлгін (УК) сәулеленудің материалдарға қартаю әсерін елемеуге болмайды. Бұл мәселені шешу үшін ғалымдар күн сәулесінен және флуоресцентті жарық көздерінен ультракүлгін сәулелерді өз қасиеттерін өзгертпестен сіңіретін жарық тұрақтандырғыштары болып табылатын әртүрлі УК жұтқыштарын жасап шығарды. Химиялық құрылымдарына сүйене отырып, УК жұтқыштары негізінен бензотриазолдар, триазиндер және бензофенондар (мысалы,UV531).

Ультракүлгін сәуле сіңіргіштерді таңдаған кезде, шайыр үшін «ең қолайлы» қорғанысты қалыптастыру үшін тиісті ультракүлгін сәулені таңдау мақсатында әртүрлі шайырлардың ультракүлгін сәулеге сіңіру коэффициентіне ерекше назар аудару керек.

1. ПВХ: Қысқа толқын ұзындықтарында (200-300 нм) жұтылу коэффициенті төмен, бірақ толқын ұзындығының артуымен ол айтарлықтай артады, бұл ПВХ-ның ұзын толқынды ультракүлгін сәулеге сезімтал екенін көрсетеді.

2. ПЭ: Төмен сіңіру коэффициенті ПЭ-нің ультракүлгін сәулелерді сіңіру қабілетінің әлсіз екенін және ультракүлгін сәулелерге жақсы төзімді екенін көрсетеді.

3. PS: Абсорбция коэффициенті орташа, әсіресе 300-400 нм диапазонында абсорбция күшті.

4. PC: Оның сіңіру коэффициенті жоғары, әсіресе ұзын толқынды ультракүлгін диапазонында (350-400 нм), онда ол жоғары сіңіру қабілетін көрсетеді.

5. ПЭТ: Оның сіңіру коэффициенті жоғары, әсіресе сіңіру айтарлықтай болатын 300-400 нм диапазонында.

6. ЭПОКСИЯ: Оның сіңіру коэффициенті ең жоғары, бұл ЭПОКСИЯНЫҢ ультракүлгін сәулеге өте сезімтал екенін және қартаюға бейім екенін көрсетеді.

 

II. КіріспеUV531- Классикалық бензофенон негізіндегі ультракүлгін сәулелерді сіңіргіш

Құрылымдық формула:

Реакция механизмі: UV531 - бензофенон негізіндегі типтік ультракүлгін сәуле сіңіргіш. UV-531 (2-гидрокси-4-н-октилоксибензофенон) сіңіру механизмі негізінен оның молекулалық құрылымындағы белгілі бір химиялық байланыстардың ультракүлгін сәулеге реакциясына негізделген.

Нақты процесс келесідей:

1. Молекулаішілік сутектік байланыс және хелат сақинасының түзілуі

UV-531 молекуласындағы карбонил және гидроксил топтары молекулаішілік сутектік байланыстар түзе алады, бұл хелат сақинасын жасайды. Бұл құрылым оған ультракүлгін сәулені сіңіруге негіз болатын белгілі бір электрон бұлтының таралуын береді.

2. Ультракүлгін сәулелену энергиясын сіңіру

Молекула белгілі бір толқын ұзындығындағы ультракүлгін сәулеге ұшыраған кезде, ол энергияны сіңіріп, қозған күйге өтеді. Бұл кезде молекулалық термиялық тербелістер күшейеді, бұл молекулаішілік сутектік байланыстардың үзілуіне және хелат сақиналарының ашылуына әкеледі.

3. Энергияны түрлендіру және босату

Сақинаны ашу процесі ультракүлгін сәуленің жоғары энергиясын жылуға немесе басқа төмен энергиялы түрлерге (мысалы, тербелмелі энергия) айналдырады, осылайша полимердің ультракүлгін энергияны сіңіруіне және фотототығуды тудыруына жол бермейді. Кейіннен молекула бастапқы құрылымына оралады және ультракүлгін сәулені бірнеше рет сіңіре алады.

4. Фототұрақтылық және циклдік әсер

UV-531 өзі жоғары фототұрақтылыққа ие және теориялық тұрғыдан ультракүлгін энергияны шексіз уақытқа сіңіріп, босата алады. Дегенмен, практикалық қолдануда оның өнімділігі асқын тотықсыз бос радикалдар сияқты орталарға ұзақ уақыт әсер ету салдарынан біртіндеп нашарлауы мүмкін. Сондықтан, ол қорғаныс әсерін күшейту үшін көбінесе басқа жарық тұрақтандырғыштарымен (мысалы, тежелген амин жарық тұрақтандырғыштарымен) бірге қолданылады.

 

III. UV531 бірегей артықшылықтары - қартаюға қарсы жоғары тиімді құралдардың қамқоршысы

1. УК-В диапазонын жоғары тиімді сіңіру: UV531 УК-В диапазонын (280-320 нм) сіңіруге арналған.

Бұл материалдың қартаюы мен күнге күйуіне әкелетін негізгі УК диапазоны. UV531 УК-В диапазонында жоғары сіңіру тиімділігіне ие, бұл оны күшті қорғанысты қажет ететін жағдайлар үшін әсіресе қолайлы етеді.

2. Жарық пен термиялық тұрақтылықтың тамаша деңгейі

UV531 жарық пен жоғары температураның ұзақ әсеріне қарамастан тұрақты химиялық құрылымды сақтайды, бұл оны ыдырауға төзімді етеді және ұзақ мерзімді қорғауды қамтамасыз етеді.

3. Кең үйлесімділік

UV531 әртүрлі полимерлі материалдармен (мысалы, полиэтилен, полипропилен және поливинилхлорид) жақсы үйлесімділікке ие, бұл оны өңдеуді және қолдануды жеңілдетеді.

4. Қоршаған ортаны қорғау және қауіпсіздік

UV531 қатаң токсикологиялық сынақтан өтті және адамдар мен қоршаған ортаға зиянсыз, халықаралық экологиялық стандарттарға сәйкес келеді және тамақ өнімдерін қаптау мен косметикада қолдануға қауіпсіз. Керісінше, бензотриазолдар мен триазиндер галогендердің немесе басқа зиянды компоненттердің болуына байланысты белгілі бір экологиялық қауіптер тудыруы мүмкін. Мысалы, Еуропалық химиялық заттар агенттігі (ECHA) REACH шектеулеріне төрт фенолдық бензотриазол затын (соның ішінде UV-328, UV-327, UV-350 және UV-320) ұсынды.

 

IV. 531 қолдану салалары - әртүрлі материалдарды кеңінен қамту

UV-531 жоғары тиімді және қартаюға қарсы қоспа ретінде кең ауқымды қолданысқа ие. UV-531 негізгі қолданылу салалары келесідей:

1. Пластмассалар өнеркәсібі