I. Termen en definities

Zonlicht bevat een grote hoeveelheid ultraviolet (UV) licht, met golflengten van ongeveer 290-460 nm, dat schadelijk is voor gekleurde objecten. Dit schadelijke UV-licht zorgt ervoor dat kleurmoleculen afbreken en vervagen door een chemische redoxreactie. Het gebruik van UV-absorbers kan de schadelijke effecten van UV-straling op beschermde objecten effectief voorkomen of verminderen.

Een UV-absorber is een lichtstabilisator die het UV-gedeelte van zonlicht en fluorescentielicht absorbeert zonder zelf te veranderen. Onder invloed van zonlicht en fluorescentie ondergaan kunststoffen en andere polymeren auto-oxidatiereacties door de UV-straling, wat leidt tot degradatie en aantasting van het polymeer, met als gevolg een slechte uitstraling en verminderde mechanische eigenschappen. Door UV-absorbers toe te voegen, wordt deze hoogenergetische UV-straling selectief geabsorbeerd en omgezet in onschadelijke energie die vrijkomt of wordt verbruikt. Omdat verschillende polymeren verschillende UV-golflengten hebben die degradatie veroorzaken, absorberen verschillende UV-absorbers verschillende golflengten van UV-straling. Daarom moet de juiste UV-absorber worden gekozen op basis van het type polymeer dat wordt gebruikt.

II. Classificatie en functies van ultravioletabsorbers

Ultravioletabsorbers moeten aan de volgende voorwaarden voldoen:

① Het kan ultraviolette straling sterk absorberen (vooral ultraviolette straling met golflengten van 290-400 nm); ② Het heeft een goede thermische stabiliteit en verandert niet door hitte, zelfs niet tijdens de verwerking, met een lage thermische vluchtigheid; ③ Het heeft een goede chemische stabiliteit en reageert niet nadelig met de materiaalcomponenten in het product; ④ Het heeft een goede mengbaarheid en kan gelijkmatig in het materiaal worden verspreid zonder uitbloeiing of lekkage; ⑤ Het absorptiemiddel zelf heeft een goede fotochemische stabiliteit, ontleedt niet en verandert niet van kleur; ⑥ Het is kleurloos, niet-giftig en geurloos; ⑦ Het is wasbaar; ⑧ Het is goedkoop en gemakkelijk verkrijgbaar.

Benzotriazool-UV-absorbers zijn momenteel het meest gebruikte type in China, maar triazine-UV-absorbers presteren aanzienlijk beter dan benzotriazolen. Triazine-absorbers bezitten uitstekende UV-absorptie-eigenschappen, samen met andere voordelen, waardoor ze breed toepasbaar zijn in polymeren. Ze vertonen een uitstekende thermische stabiliteit, goede verwerkingsstabiliteit en zuurbestendigheid. In de praktijk vertonen triazine-UV-absorbers een sterk synergetisch effect met sterisch gehinderde amine-lichtstabilisatoren; wanneer ze samen worden gebruikt, leveren ze betere resultaten op dan wanneer ze afzonderlijk worden gebruikt.

III. Enkele veelvoorkomende ultravioletabsorbers

(1) De reactieproducten van o-nitroaniline en p-cresol

Het komt voor als kleurloze of lichtgele kristallen. Het is oplosbaar in veel organische oplosmiddelen zoals benzine, benzeen en aceton. Het is zeer slecht oplosbaar in water en wordt niet afgebroken door geconcentreerde basen of zuren. Het kan reageren met zware metaalionen en daarbij zouten vormen. Het kan ultraviolet licht met golflengten van 270-280 nm absorberen. Het smeltpunt ligt tussen 130 en 131 °C.

Het wordt hoofdzakelijk gebruikt in harsen zoals polyester, gechloreerd polyester, celluloseacetaat, polyvinylchloride, polystyreen, plexiglas en polyacrylonitril. Het vertoont een betere stabiliteit in transparante producten dan in gekleurde producten. De dosering in eindproducten is ≤0,5%.

(2) 2-Hydroxy-4-methoxybenzofenon (UV-9)

Een lichtgeel of wit kristallijn poeder. Dichtheid 1,324 g/cm³. Smeltpunt 62-66℃. Kookpunt 150-160℃ (0,67 kPa), 220℃ (2,4 kPa). Oplosbaar in de meeste organische oplosmiddelen zoals aceton, ketonen, benzeen, methanol, ethylacetaat, methylethylketon en ethanol; onoplosbaar in water. De oplosbaarheid (g/100g, 25℃) in enkele oplosmiddelen is als volgt: benzeen 56,2, n-hexaan 4,3, ethanol (95%) 5,8, tetrachloorkoolstof 34,5, styreen 51,2, DOP 18,7.

Als UV-absorber is het geschikt voor diverse kunststoffen zoals polyvinylchloride, polyvinylideenchloride, polymethylmethacrylaat, onverzadigd polyester, ABS-hars en cellulosehars. Het maximale absorptiegolflengtebereik ligt tussen 280 en 340 nm, en de typische dosering is 0,1% tot 1,5%. Het heeft een goede thermische stabiliteit en ontleedt niet bij 200 °C. Dit product absorbeert vrijwel geen zichtbaar licht, waardoor het geschikt is voor lichtgekleurde, transparante producten. Het kan ook worden gebruikt in verf en synthetisch rubber.

(3) 2-Hydroxy-4-n-octyloxybenzofenon (UV-531)

Lichtgeel of wit kristallijn poeder. Dichtheid 1,160 g/cm³ (25℃). Smeltpunt 48-49℃. Oplosbaar in aceton, benzeen, ethanol en isopropanol; licht oplosbaar in dichloorethaan; onoplosbaar in water. Oplosbaarheid (g/100g, 25℃) in enkele oplosmiddelen is: aceton 74, benzeen 72, methanol 2, ethanol (95%) 2,6, n-heptaan 40, n-hexaan 40,1, water 0,5.

Als UV-absorber absorbeert het sterk ultraviolet licht met golflengten van 270-330 nm. Het kan worden gebruikt in diverse kunststoffen, met name polyethyleen, polypropyleen, polystyreen, ABS-hars, polycarbonaat en polyvinylchloride. Het heeft een goede compatibiliteit met harsen en een lage vluchtigheid. De gebruikelijke dosering is 0,1% tot 1%. Het heeft een goed synergetisch effect bij gebruik met een kleine hoeveelheid 4,4-thiobis(6-tert-butyl-p-cresol). Dit product kan ook worden gebruikt als lichtstabilisator in diverse coatings.

(4) 2-(2′-hydroxy-3′,5′-di-tert-fenyl)-5-chloorbenzotriazool (UV-327) is een UV-absorber met vergelijkbare eigenschappen en toepassingen als benzotriazool UV-326. Het absorbeert sterk ultraviolet licht met golflengten van 270~380 nm, heeft een goede chemische stabiliteit en een zeer lage vluchtigheid. Het is goed compatibel met polyolefinen. Het is met name geschikt voor polyethyleen en polypropyleen. Daarnaast kan het ook worden gebruikt in polyvinylchloride, polymethylmethacrylaat, polyoxymethyleen, polyurethaan, onverzadigd polyester, ABS-hars, epoxyhars, cellulosehars, enz. Dit product heeft een uitstekende weerstand tegen sublimatie door hitte, wasbaarheid, gasbestendigheid en behoud van mechanische eigenschappen. Het heeft een significant synergetisch effect bij gebruik met antioxidanten. Het wordt gebruikt om de thermo-oxidatieve stabiliteit van producten te verbeteren.

(5) Resorcinolmonobenzoaat is een wit kristallijn poeder. Smeltpunt 132-135℃. Bulkdichtheid 0,68 g/cm³ (20%). Oplosbaar in aceton en ethanol, licht oplosbaar in benzeen, water, n-heptaan, enz. Als UV-lichtstabilisator is de werking ervan vergelijkbaar met die van lichtstabilisatoren op basis van benzofenon. Het wordt voornamelijk gebruikt in polyvinylchloride, cellulosehars en polystyreen, doorgaans in een dosering van 1% tot 2%.