Medžiagos „glaudžioji apsauga“ ---UV531

 

Ultravioletinė (UV) spinduliuotė – šis nematomas „šviesos žudikas“ – nuolat kelia grėsmę įvairių medžiagų tarnavimo laikui ir stabilumui. Kaip „optinis skydas“ nuo UV spinduliuotės, UV absorberiai tapo nepakeičiamais šiuolaikinės pramonės sergėtojais. Norėdami suprasti jų nepaprastą poveikį, pirmiausia turime atpažinti tikrąją šio „nematomo žudiko“ prigimtį.

Paslėptuose Saulės spektro kampuose (100–400 nm) ultravioletinė spinduliuotė slepia tris pavojingas specialiąsias pajėgas:

 

Klasifikacija	Bangos ilgių diapazonas (nm)	Savybės
UV-A	320–400	Ilgabangė ultravioletinė šviesa turi didelę skvarbą ir gali prasiskverbti pro debesis bei stiklą.
UV-B	280–320	Vidutinės bangos ultravioletinę spinduliuotę iš dalies sugeria ozono sluoksnis ir ji turi silpną skvarbumo galią.
UV-C	100–280	Trumpabangė ultravioletinė spinduliuotė beveik visiškai sugeriama ozono sluoksnio, ir labai mažai jos lieka Žemės paviršiuje.

 

• UV-C specialiosios pajėgos: Laimei, ozono sluoksnis, nešantis pačius mirtiniausius didelės energijos spindulius, sudaro pirmąją Žemės gynybos liniją, todėl jiems labai retai pavyksta pasiekti žemę.
• UV-B Vanguard: Specializuojasi medžiagų paviršių apšvitinimui, gali sukelti molekulių grandinės nutrūkimo reakcijas, todėl yra pagrindinis plastiko trapumo ir dažų blukimo kaltininkas.
• UV-A skverbiantis agentas: itin skvarbi „slėptuvė“, galinti prasiskverbti giliai į medžiagų vidų ir sukelti lėtą, bet nuolatinį degradacijos procesą. Nukreipdami šių priešų savybes skirtingais bangos ilgiais, ultravioletinių spindulių absorberiai sukūrė išradingą gynybos taktiką – per specialias funkcines grupes savo molekulinėje struktūroje jie paverčia ultravioletinių spindulių destruktyvią energiją nekenksminga šiluma, taip sukurdami specialiai pritaikytus optinius apsauginius drabužius tokioms medžiagoms kaip plastikas, dangos ir kosmetika.

 

I. KlasifikacijaUltravioletinių spindulių absorberiai

Šiuolaikinėje pramonėje ir kasdieniame gyvenime negalima ignoruoti ultravioletinių (UV) spindulių poveikio medžiagoms. Siekdami išspręsti šią problemą, mokslininkai sukūrė įvairių UV absorbiklių – šviesos stabilizatorių, kurie sugeria saulės šviesos ir fluorescencinių šviesos šaltinių ultravioletinius spindulius nekeisdami savo savybių. Remiantis jų chemine struktūra, UV absorberiai daugiausia klasifikuojami į benzotriazolus, triazinus ir benzofenonus (pvz.,UV531).

Renkantis ultravioletinių spindulių absorbentus, ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas skirtingų dervų ultravioletinių spindulių absorbcijos koeficientui, kad būtų galima pasirinkti tinkamą ultravioletinę šviesą, kuri užtikrintų „tinkamiausią“ dervos apsaugą.

1. PVC: trumpų bangų ilgių (200–300 nm) sugerties koeficientas yra mažas, tačiau jis žymiai didėja didėjant bangos ilgiui, o tai rodo, kad PVC yra jautresnis ilgųjų bangų ultravioletinei šviesai.

2. PE: Mažas sugerties koeficientas rodo, kad PE silpnai sugeria ultravioletinę šviesą ir yra atsparus ultravioletinei šviesai.

3. PS: Absorbcijos koeficientas yra vidutinis, ypač stipri absorbcija 300–400 nm diapazone.

4. PC: Jis pasižymi dideliu sugerties koeficientu, ypač ilgųjų bangų ultravioletinių spindulių diapazone (350–400 nm), kur pasižymi didele sugerties galia.

5. PET: Jis pasižymi dideliu sugerties koeficientu, ypač 300–400 nm diapazone, kur absorbcija yra reikšminga.

6. EPOKSIDINIS: Jis turi didžiausią absorbcijos koeficientą, o tai rodo, kad EPOKSIDINIS yra labai jautrus ultravioletiniams spinduliams ir linkęs senėti.

 

II. Įvadas įUV531- Klasikinis benzofenono pagrindu pagamintas ultravioletinių spindulių absorberis

Struktūrinė formulė:

Reakcijos mechanizmas: UV531 yra tipiškas benzofenono pagrindu pagamintas ultravioletinių spindulių absorberis. UV-531 (2-hidroksi-4-n-oktiloksibenzofenono) absorbcijos mechanizmas daugiausia pagrįstas specifinių cheminių jungčių jo molekulinėje struktūroje reakcija į ultravioletinę šviesą.

Konkretus procesas yra toks:

1. Intramolekuliniai vandeniliniai ryšiai ir chelatinio žiedo susidarymas

UV-531 molekulės karbonilo ir hidroksilo grupės gali sudaryti vidinius vandenilinius ryšius, sukurdamos chelatinį žiedą. Ši struktūra suteikia jai specifinį elektronų debesies pasiskirstymą, kuris sudaro pagrindą ultravioletinių spindulių absorbcijai.

2. Ultravioletinės energijos absorbcija

Kai molekulė yra veikiama tam tikro bangos ilgio ultravioletinių spindulių, ji sugeria energiją ir pereina į sužadintą būseną. Šiuo metu molekulės terminiai virpesiai sustiprėja, dėl to nutrūksta tarpmolekuliniai vandeniliniai ryšiai ir atsidaro chelatiniai žiedai.

3. Energijos konversija ir išleidimas

Žiedo atidarymo procesas paverčia didelę ultravioletinės šviesos energiją šiluma arba kitomis mažos energijos formomis (pvz., vibracijos energija), taip neleisdamas polimerui sugerti ultravioletinės energijos ir sukeldamas fotooksidaciją. Vėliau molekulė grįžta į pradinę struktūrą ir gali pakartotinai sugerti ultravioletinę šviesą.

4. Fotostabilumas ir ciklinis efektas

Pats UV-531 pasižymi dideliu fotostabilumu ir teoriškai gali neribotą laiką sugerti ir išskirti ultravioletinių spindulių energiją. Tačiau praktiškai jo veikimas gali palaipsniui blogėti dėl ilgalaikio sąlyčio su aplinka, pavyzdžiui, peroksido laisvaisiais radikalais. Todėl jis dažnai naudojamas kartu su kitais šviesos stabilizatoriais (pvz., slopintų aminų šviesos stabilizatoriais), siekiant sustiprinti apsauginį poveikį.

 

III. Unikalūs UV531 privalumai – itin veiksmingo senėjimo stabdymo sergėtojas

1. Labai efektyvi UV-B juostos absorbcija: UV531 skirtas sugerti UV-B juostą (280–320 nm).

Tai pagrindinė UV juosta, sukelianti medžiagų senėjimą ir nudegimus saulėje. UV531 pasižymi didesniu UV-B juostos sugerties efektyvumu, todėl ypač tinka situacijoms, kurioms reikalinga stipri apsauga.

2. Puikus šviesos ir terminis stabilumas

UV531 išlaiko stabilią cheminę struktūrą net ir ilgai veikiant šviesai ir aukštai temperatūrai, todėl yra atsparus irimui ir užtikrina ilgalaikę apsaugą.

3. Platus suderinamumas

UV531 gerai suderinamas su įvairiomis polimerinėmis medžiagomis (pvz., polietilenu, polipropilenu ir polivinilchloridu), todėl jį lengva apdoroti ir naudoti.

4. Aplinkos apsauga ir sauga

UV531 buvo kruopščiai toksikologiškai išbandytas ir yra nekenksmingas žmonėms ir aplinkai, atitinka tarptautinius aplinkosaugos standartus ir yra saugus naudoti maisto pakuotėse ir kosmetikoje. Priešingai, benzotriazolai ir triazinai gali kelti tam tikrą pavojų aplinkai dėl halogenų ar kitų kenksmingų komponentų. Pavyzdžiui, Europos cheminių medžiagų agentūra (ECHA) pasiūlė keturias fenolio benzotriazolų medžiagas (įskaitant UV-328, UV-327, UV-350 ir UV-320) apriboti pagal REACH.

 

IV. 531 taikymo sritys – platus įvairių medžiagų aprėptis

UV-531, kaip didelio našumo ir labai efektyvus senėjimą stabdantis priedas, turi platų pritaikymo spektrą. Toliau pateikiamos pagrindinės UV-531 taikymo sritys:

1. Plastiko pramonė