I. Терміни та визначення

Сонячне світло містить велику кількість ультрафіолетового (УФ) випромінювання з довжиною хвиль приблизно 290-460 нм, яке шкідливе для кольорових об'єктів. Це шкідливе УФ-випромінювання призводить до розкладання та вицвітання кольорових молекул через хімічну окисно-відновну реакцію. Використання УФ-абсорберів може ефективно запобігти або зменшити шкідливий вплив УФ-випромінювання на захищені об'єкти.

УФ-поглинач – це стабілізатор світла, який поглинає УФ-частину сонячного світла та флуоресцентних джерел світла, не зазнаючи при цьому жодних змін. Під впливом сонячного світла та флуоресценції пластмаси та інші полімери зазнають реакцій автоокислення внаслідок дії УФ-випромінювання, що призводить до деградації та псування полімерів, а отже, до погіршення зовнішнього вигляду та механічних властивостей. Додавання УФ-поглиначів вибірково поглинає це високоенергетичне УФ-випромінювання, перетворюючи його на нешкідливу енергію, яка вивільняється або споживається. Оскільки різні полімери мають різні довжини хвиль УФ-випромінювання, що спричиняють деградацію, різні УФ-поглиначі поглинають різні довжини хвиль УФ-випромінювання. Тому відповідний УФ-поглинач слід вибирати залежно від типу використовуваного полімеру.

II. Класифікація та функції поглиначів ультрафіолетового випромінювання

Поглиначі ультрафіолетового випромінювання повинні відповідати наступним умовам:

① Він може сильно поглинати ультрафіолетові промені (особливо ультрафіолетові промені з довжиною хвилі 290~400 нм); ② Він має добру термічну стабільність і не змінюється під дією тепла навіть під час обробки, з низькою термічною леткістю; ③ Він має добру хімічну стабільність і не реагує негативно з компонентами матеріалу в продукті; ④ Він має добру змішуваність і може бути рівномірно розподілений у матеріалі без цвітіння або просочування; ⑤ Сам абсорбент має добру фотохімічну стабільність, не розкладається і не змінює колір; ⑥ Він безбарвний, нетоксичний і без запаху; ⑦ Він миється; ⑧ Він недорогий і легкодоступний.

Бензотриазолові УФ-абсорбери наразі є найпоширенішим типом у Китаї, але триазинові УФ-абсорбери демонструють значно кращі характеристики, ніж бензотриазоли. Триазинові поглиначі мають чудові властивості поглинання УФ-випромінювання, а також інші переваги, що робить їх широко застосовуваними в полімерах. Вони демонструють чудову термічну стабільність, добру технологічну стабільність та кислотостійкість. У практичному застосуванні триазинові УФ-абсорбери демонструють сильний синергетичний ефект зі світлостабілізаторами на основі стерично-стерилізованих амінів; при спільному використанні вони дають кращі результати, ніж при окремому використанні.

III. Кілька поширених поглиначів ультрафіолетового випромінювання

(1) Продукти реакції о-нітроаніліну та п-крезолу

Він має вигляд безбарвних або блідо-жовтих кристалів. Розчинний у багатьох органічних розчинниках, таких як бензин, бензол та ацетон. Має дуже низьку розчинність у воді та не розкладається концентрованими лугами або кислотами. Може реагувати з іонами важких металів, утворюючи солі. Може поглинати ультрафіолетове світло з довжиною хвилі 270-280 нм. Його температура плавлення становить 130-131 ℃.

В основному використовується в таких смолах, як поліестер, хлорований поліестер, ацетат целюлози, полівінілхлорид, полістирол, плексиглас та поліакрилонітрил. Він демонструє кращу стабільність у прозорих продуктах, ніж у кольорових. Дозування в готових продуктах становить ≤0,5%.

(2) 2-гідрокси-4-метоксибензофенон (UV-9)

Блідо-жовтий або білий кристалічний порошок. Густина 1,324 г/см³. Температура плавлення 62-66 ℃. Температура кипіння 150-160 ℃ (0,67 кПа), 220 ℃ (2,4 кПа). Розчинний у більшості органічних розчинників, таких як ацетон, кетони, бензол, метанол, етилацетат, метилетилкетон та етанол; нерозчинний у воді. Розчинність (г/100 г, 25 ℃) у деяких розчинниках така: бензол 56,2, н-гексан 4,3, етанол (95%) 5,8, чотирихлористий вуглець 34,5, стирол 51,2, DOP 18,7.

Як УФ-поглинач, він підходить для різних пластмас, таких як полівінілхлорид, полівініліденхлорид, поліметилметакрилат, ненасичений поліестер, ABS-смола та целюлозна смола. Максимальний діапазон довжин хвиль поглинання становить 280~340 нм, а типове дозування становить 0,1%~1,5%. Він має добру термостабільність і не розкладається при 200℃. Цей продукт майже не поглинає видиме світло, що робить його придатним для світлих, прозорих виробів. Його також можна використовувати у фарбах та синтетичному каучуку.

(3) 2-гідрокси-4-н-октилоксибензофенон (UV-531)

Блідо-жовтий або білий кристалічний порошок. Густина 1,160 г/см³ (25℃). Температура плавлення 48~49℃. Розчинний в ацетоні, бензолі, етанолі та ізопропанолі; слабо розчинний у дихлоретані; нерозчинний у воді. Розчинність (г/100 г, 25℃) у деяких розчинниках: ацетон 74, бензол 72, метанол 2, етанол (95%) 2,6, н-гептан 40, н-гексан 40,1, вода 0,5.

Як УФ-поглинач, він сильно поглинає ультрафіолетове світло з довжиною хвилі 270-330 нм. Його можна використовувати в різних пластмасах, особливо в поліетилені, поліпропілені, полістиролі, АБС-смолі, полікарбонаті та полівінілхлориді. Він має добру сумісність зі смолами та низьку летючість. Типове дозування становить від 0,1% до 1%. Він має хороший синергетичний ефект при використанні з невеликою кількістю 4,4-тіобіс(6-трет-бутил-п-крезолу). Цей продукт також можна використовувати як світлостабілізатор у різних покриттях.

(4) 2-(2′-гідрокси-3′,5′-ди-трет-феніл)-5-хлорбензотриазол (UV-327) – це УФ-поглинач з властивостями та застосуванням, подібними до бензотриазолу UV-326. Він сильно поглинає ультрафіолетове світло з довжиною хвилі 270~380 нм, має добру хімічну стабільність та дуже низьку леткість. Він має добру сумісність з поліолефінами. Він особливо підходить для поліетилену та поліпропілену. Крім того, його також можна використовувати в полівінілхлориді, поліметилметакрилаті, поліоксиметилені, поліуретані, ненасиченому поліефірі, ABS-смолі, епоксидній смолі, целюлозній смолі тощо. Цей продукт має чудову стійкість до термосублімації, здатність до прання, стійкість до вицвітання під дією газу та збереження механічних властивостей. Він має значний синергетичний ефект при використанні з антиоксидантами. Використовується для покращення термоокислювальної стабільності продуктів.

(5) Монобензоат резорцину — білий кристалічний порошок. Температура плавлення 132~135℃. Насипна щільність 0,68 г/см³ (20%). Розчинний в ацетоні та етанолі, слабо розчинний у бензолі, воді, н-гептані тощо. Як стабілізатор ультрафіолетового світла, його характеристики подібні до характеристик світлостабілізаторів на основі бензофенону. Він використовується переважно в полівінілхлориді, целюлозній смолі та полістиролі, зазвичай у дозуванні від 1% до 2%.