I. 용어 및 정의

햇빛에는 파장이 약 290~460nm인 자외선(UV)이 다량 함유되어 있는데, 이 자외선은 색깔 있는 물체에 해롭습니다. 유해한 자외선은 화학적 산화환원 반응을 통해 색소 분자를 분해시키고 색을 바래게 합니다. 자외선 흡수제를 사용하면 보호 대상물에 대한 자외선의 손상 효과를 효과적으로 예방하거나 줄일 수 있습니다.

자외선 흡수제는 햇빛과 형광등의 자외선 부분을 흡수하면서도 자체적으로는 변화하지 않는 광안정제입니다. 햇빛과 형광등 아래에서 플라스틱을 비롯한 고분자 물질은 자외선에 의해 자동 산화 반응을 일으켜 고분자 분해 및 열화를 초래하고, 외관 불량 및 기계적 특성 저하를 야기합니다. 자외선 흡수제를 첨가하면 이러한 고에너지 자외선을 선택적으로 흡수하여 무해한 에너지로 전환시켜 방출하거나 소모할 수 있습니다. 고분자 종류에 따라 분해를 유발하는 자외선 파장이 다르기 때문에, 사용되는 고분자의 종류에 따라 적절한 자외선 흡수제를 선택해야 합니다.

II. 자외선 흡수제의 분류 및 기능

자외선 흡수제는 다음 조건을 충족해야 합니다.

① 자외선(특히 290~400nm 파장의 자외선)을 강하게 흡수합니다. ② 열 안정성이 우수하여 가공 중에도 열에 의해 변하지 않으며, 열 휘발성이 낮습니다. ③ 화학적 안정성이 우수하여 제품의 재료 성분과 유해 반응을 일으키지 않습니다. ④ 혼화성이 우수하여 백화 현상이나 스며듦 없이 재료에 고르게 분산됩니다. ⑤ 흡수제 자체의 광화학적 안정성이 우수하여 분해되지 않고 변색되지 않습니다. ⑥ 무색, 무독성, 무취입니다. ⑦ 세척이 가능합니다. ⑧ 가격이 저렴하고 쉽게 구할 수 있습니다.

벤조트리아졸계 자외선 흡수제가 현재 중국에서 가장 널리 사용되고 있지만, 트리아진계 자외선 흡수제는 벤조트리아졸계보다 훨씬 우수한 성능을 보입니다. 트리아진계 흡수제는 탁월한 자외선 흡수 특성을 비롯한 여러 장점을 지니고 있어 고분자 분야에 폭넓게 적용됩니다. 또한 우수한 열 안정성, 가공 안정성 및 내산성을 나타냅니다. 실제 응용 분야에서 트리아진계 자외선 흡수제는 입체 장애 아민계 광안정제와 강력한 시너지 효과를 나타내며, 함께 사용할 경우 단독으로 사용할 때보다 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.

III. 몇 가지 일반적인 자외선 흡수제

(1) o-니트로아닐린과 p-크레졸의 반응 생성물

무색 또는 옅은 노란색 결정으로 나타납니다. 가솔린, 벤젠, 아세톤과 같은 여러 유기 용매에 용해됩니다. 물에는 매우 용해도가 낮으며, 진한 알칼리나 산에 의해 분해되지 않습니다. 중금속 이온과 반응하여 염을 형성할 수 있습니다. 270~280nm 파장의 자외선을 흡수합니다. 녹는점은 130~131℃입니다.

주로 폴리에스터, 염소화 폴리에스터, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 플렉시글라스, 폴리아크릴로니트릴 등의 수지에 사용됩니다. 유색 제품보다 투명 제품에서 안정성이 더 우수합니다. 완제품 첨가량은 0.5% 이하입니다.

(2) 2-하이드록시-4-메톡시벤조페논(UV-9)

옅은 노란색 또는 흰색의 결정성 분말. 밀도 1.324 g/cm³. 녹는점 62-66℃. 끓는점 150-160℃(0.67 kPa), 220℃(2.4 kPa). 아세톤, 케톤, 벤젠, 메탄올, 에틸 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 에탄올 등 대부분의 유기 용매에 용해되며, 물에는 용해되지 않는다. 일부 용매에서의 용해도(g/100g, 25℃)는 다음과 같다: 벤젠 56.2, n-헥산 4.3, 에탄올(95%) 5.8, 사염화탄소 34.5, 스티렌 51.2, DOP 18.7.

자외선 흡수제로서 폴리염화비닐(PVC), 폴리염화비닐리덴(PVC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 불포화 폴리에스터, ABS 수지, 셀룰로오스 수지 등 다양한 플라스틱에 적합합니다. 최대 흡수 파장 범위는 280~340nm이며, 일반적인 사용량은 0.1%~1.5%입니다. 열 안정성이 우수하여 200℃에서도 분해되지 않습니다. 가시광선을 거의 흡수하지 않으므로 밝은 색상이나 투명한 제품에 적합합니다. 페인트 및 합성 고무에도 사용할 수 있습니다.

(3) 2-하이드록시-4-n-옥틸옥시벤조페논(UV-531)

옅은 노란색 또는 흰색의 결정성 분말. 밀도 1.160 g/cm³ (25℃). 녹는점 48~49℃. 아세톤, 벤젠, 에탄올, 이소프로판올에 용해되며, 디클로로에탄에는 약간 용해되고, 물에는 용해되지 않는다. 일부 용매에서의 용해도(g/100g, 25℃)는 다음과 같다: 아세톤 74, 벤젠 72, 메탄올 2, 에탄올(95%) 2.6, n-헵탄 40, n-헥산 40.1, 물 0.5.

자외선 흡수제로서 270~330nm 파장의 자외선을 강하게 흡수합니다. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, ABS 수지, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐 등 다양한 플라스틱에 사용 가능하며, 수지와의 상용성이 우수하고 휘발성이 낮습니다. 일반적인 사용량은 0.1%~1%입니다. 4,4-티오비스(6-tert-부틸-p-크레졸)을 소량 첨가하면 상승 효과가 뛰어납니다. 또한, 다양한 코팅제의 광안정제로도 사용할 수 있습니다.

(4) 2-(2′-하이드록시-3′,5′-디-tert-페닐)-5-클로로벤조트리아졸(UV-327)은 벤조트리아졸 UV-326과 유사한 성질과 용도를 가진 자외선 흡수제이다. 270~380nm 파장의 자외선을 강하게 흡수하고, 화학적 안정성이 우수하며, 휘발성이 매우 낮다. 폴리올레핀과의 상용성이 우수하며, 특히 폴리에틸렌과 폴리프로필렌에 적합하다. 또한, 폴리염화비닐, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리우레탄, 불포화 폴리에스테르, ABS 수지, 에폭시 수지, 셀룰로오스 수지 등에도 사용할 수 있다. 이 제품은 내열성, 내세척성, 내가스 변색성, 기계적 특성 유지력이 우수하며, 산화방지제와 함께 사용 시 시너지 효과가 뛰어나 제품의 열산화 안정성을 향상시키는 데 사용된다.

(5) 레조르시놀 모노벤조에이트는 흰색 결정성 분말이다. 녹는점은 132~135℃이다. 부피 밀도는 0.68 g/cm³(20%)이다. 아세톤과 에탄올에 용해되고, 벤젠, 물, n-헵탄 등에 약간 용해된다. 자외선 안정제로서 벤조페논계 광안정제와 유사한 성능을 보인다. 주로 폴리염화비닐, 셀룰로오스 수지, 폴리스티렌에 사용되며, 일반적으로 1~2%의 첨가량으로 사용된다.