I. Istilah dan Definisi

Cahaya matahari mengandungi sejumlah besar cahaya ultraungu (UV), dengan panjang gelombang kira-kira 290-460 nm, yang berbahaya kepada objek berwarna. Cahaya UV yang berbahaya ini menyebabkan molekul warna terurai dan pudar melalui tindak balas redoks kimia. Menggunakan penyerap UV boleh mencegah atau mengurangkan kesan kerosakan sinaran UV pada objek yang dilindungi dengan berkesan.

Penyerap UV ialah penstabil cahaya yang menyerap bahagian UV daripada cahaya matahari dan sumber cahaya pendarfluor tanpa mengalami sebarang perubahan sendiri. Di bawah cahaya matahari dan pendarfluor, plastik dan polimer lain menjalani tindak balas auto-pengoksidaan akibat tindakan sinaran UV, yang membawa kepada degradasi dan kemerosotan polimer, mengakibatkan penampilan dan sifat mekanikal yang buruk. Menambah penyerap UV secara selektif menyerap sinaran UV bertenaga tinggi ini, menukarkannya kepada tenaga tidak berbahaya yang dilepaskan atau dimakan. Memandangkan polimer yang berbeza mempunyai panjang gelombang UV yang berbeza yang menyebabkan degradasi, penyerap UV yang berbeza menyerap panjang gelombang sinaran UV yang berbeza. Oleh itu, penyerap UV yang sesuai harus dipilih berdasarkan jenis polimer yang digunakan.

II. Pengelasan dan Fungsi Penyerap Ultraungu

Penyerap ultraungu hendaklah memenuhi syarat-syarat berikut:

① Ia boleh menyerap sinaran ultraungu dengan kuat (terutamanya sinaran ultraungu dengan panjang gelombang 290~400nm); ② Ia mempunyai kestabilan haba yang baik dan tidak akan berubah akibat haba walaupun semasa pemprosesan, dengan volatiliti haba yang rendah; ③ Ia mempunyai kestabilan kimia yang baik dan tidak akan bertindak balas secara negatif dengan komponen bahan dalam produk; ④ Ia mempunyai kebolehcampuran yang baik dan boleh tersebar secara sekata dalam bahan tanpa mekar atau meresap; ⑤ Penyerap itu sendiri mempunyai kestabilan fotokimia yang baik, tidak terurai, dan tidak berubah warna; ⑥ Ia tidak berwarna, tidak toksik, dan tidak berbau; ⑦ Ia boleh dibasuh; ⑧ Ia murah dan mudah didapati.

Penyerap UV Benzotriazol kini merupakan jenis yang paling banyak digunakan di China, tetapi penyerap UV triazina menunjukkan prestasi yang jauh lebih baik daripada benzotriazol. Penyerap triazina mempunyai sifat penyerapan UV yang sangat baik, berserta kelebihan lain, menjadikannya boleh digunakan secara meluas dalam polimer. Ia mempamerkan kestabilan haba yang sangat baik, kestabilan pemprosesan yang baik, dan rintangan asid. Dalam aplikasi praktikal, penyerap UV triazina menunjukkan kesan sinergi yang kuat dengan penstabil cahaya amina terhalang; apabila digunakan bersama, ia menghasilkan hasil yang lebih baik berbanding apabila digunakan secara individu.

III. Beberapa penyerap ultraungu biasa

(1) Hasil tindak balas o-nitroanilina dan p-kresol

Ia kelihatan sebagai kristal tidak berwarna atau kuning pucat. Ia larut dalam banyak pelarut organik seperti petrol, benzena dan aseton. Ia mempunyai keterlarutan yang sangat rendah dalam air dan tidak terurai oleh alkali atau asid pekat. Ia boleh bertindak balas dengan ion logam berat untuk membentuk garam. Ia boleh menyerap cahaya ultraungu dengan panjang gelombang 270-280 nm. Takat leburnya ialah 130-131℃.

Ia digunakan terutamanya dalam resin seperti poliester, poliester berklorin, selulosa asetat, polivinil klorida, polistirena, pleksiglas dan poliakrilonitril. Ia menunjukkan kestabilan yang lebih baik dalam produk lutsinar berbanding produk berwarna. Dos dalam produk siap ialah ≤0.5%.

(2) 2-Hidroksi-4-metoksibenzofenon (UV-9)

Serbuk kristal berwarna kuning pucat atau putih. Ketumpatan 1.324 g/cm³. Takat lebur 62-66℃. Takat didih 150-160℃ (0.67 kPa), 220℃ (2.4 kPa). Larut dalam kebanyakan pelarut organik seperti aseton, keton, benzena, metanol, etil asetat, metil etil keton dan etanol; tidak larut dalam air. Keterlarutan (g/100g, 25℃) dalam beberapa pelarut adalah seperti berikut: benzena 56.2, n-heksana 4.3, etanol (95%) 5.8, karbon tetraklorida 34.5, stirena 51.2, DOP 18.7.

Sebagai penyerap UV, ia sesuai untuk pelbagai plastik seperti polivinil klorida, polivinilidena klorida, polimetil metakrilat, poliester tak tepu, resin ABS, dan resin selulosa. Julat panjang gelombang penyerapan maksimum ialah 280~340nm, dan dos biasa ialah 0.1%~1.5%. Ia mempunyai kestabilan haba yang baik dan tidak terurai pada suhu 200℃. Produk ini hampir tidak menyerap cahaya yang boleh dilihat, menjadikannya sesuai untuk produk berwarna terang dan lutsinar. Ia juga boleh digunakan dalam cat dan getah sintetik.

(3) 2-Hidroksi-4-n-oktiloksibenzofenon (UV-531)

Serbuk kristal kuning pucat atau putih. Ketumpatan 1.160 g/cm³ (25℃). Takat lebur 48~49℃. Larut dalam aseton, benzena, etanol, dan isopropanol; sedikit larut dalam dikloroetana; tidak larut dalam air. Keterlarutan (g/100g, 25℃) dalam beberapa pelarut ialah: aseton 74, benzena 72, metanol 2, etanol (95%) 2.6, n-heptana 40, n-heksana 40.1, air 0.5.

Sebagai penyerap UV, ia menyerap cahaya ultraungu dengan panjang gelombang 270-330 nm dengan kuat. Ia boleh digunakan dalam pelbagai plastik, terutamanya polietilena, polipropilena, polistirena, resin ABS, polikarbonat dan polivinil klorida. Ia mempunyai keserasian yang baik dengan resin dan volatiliti yang rendah. Dos biasa ialah 0.1% hingga 1%. Ia mempunyai kesan sinergi yang baik apabila digunakan dengan sedikit 4,4-tiobis (6-tert-butil-p-kresol). Produk ini juga boleh digunakan sebagai penstabil cahaya dalam pelbagai lapisan.

(4) 2-(2′-hidroksi-3′,5′-di-tert-fenil)-5-klorobenzotriazol (UV-327) ialah penyerap UV dengan sifat dan kegunaan yang serupa dengan benzotriazol UV-326. Ia menyerap cahaya ultraungu dengan panjang gelombang 270~380nm dengan kuat, mempunyai kestabilan kimia yang baik, dan volatiliti yang sangat rendah. Ia mempunyai keserasian yang baik dengan poliolefin. Ia amat sesuai untuk polietilena dan polipropilena. Di samping itu, ia juga boleh digunakan dalam polivinil klorida, polimetil metakrilat, polioksimetilena, poliuretana, poliester tak tepu, resin ABS, resin epoksi, resin selulosa, dan sebagainya. Produk ini mempunyai rintangan pemejalwapan haba, kebolehbasuhan, rintangan pudar gas, dan pengekalan sifat mekanikal yang sangat baik. Ia mempunyai kesan sinergi yang ketara apabila digunakan dengan antioksidan. Ia digunakan untuk meningkatkan kestabilan termo-oksidatif produk.

(5) Resorsinol monobenzoat ialah serbuk kristal putih. Takat lebur 132~135℃. Ketumpatan pukal 0.68 g/cm³ (20%). Larut dalam aseton dan etanol, sedikit larut dalam benzena, air, n-heptana, dan sebagainya. Sebagai penstabil cahaya UV, prestasinya adalah serupa dengan penstabil cahaya berasaskan benzofenon. Ia digunakan terutamanya dalam polivinil klorida, resin selulosa dan polistirena, biasanya pada dos 1% hingga 2%.