紫外线稳定的前 3 种塑料添加剂

暴露于紫外线辐射

随着时间的推移，暴露在阳光的紫外线辐射下会使塑料降解。当由短波组成的不可见紫外线辐射时发生聚合物光降解 lengths 分解塑料中的聚合物链。这称为光降解过程。它是由暴露于紫外线辐射引起的，并导致物理性能的恶化。这些包括冲击强度损失、颜色变化、开裂、伸长率和拉伸强度损失以及表面粉化。例如，紫外线辐射造成的光降解会导致花园椅失去光泽并变脆。另外，体育场座椅的颜色会显得白垩色，有些塑料甚至会变黄和开裂。

紫外线辐射的一些特征

紫外线辐射仅占太阳光谱的 4.6%。它以纳米 (nm) 计算，范围在 290 到 400 之间。但是，UVB 范围中最具侵略性的部分是 280 到 315 纳米之间的非常短的波长。紫外线辐射能量暴露（辐照）量取决于您在世界上的位置。

什么是辐照

辐照是在给定时间段内入射到特定区域的紫外线辐射能量。 1Ly =1 卡/厘米 ² =4.184 E ⁴ 焦耳/米 ² (Ly=Langley) 因此，在户外连续使用一年，传递给塑料部件的能量为 220kcal/cm ² /year 在苏丹，而在瑞典是 70。

每种塑料都对 290-400 nm 紫外线区域内的某些波长敏感。聚丙烯在 290-300、330 和 370 nm 处具有三个最大值。尼龙范围为290-315，PVC均聚物范围为320。

聚合物的紫外波长灵敏度 (nm)

聚合物降解

当来自太阳的紫外线辐射被聚合物结构中称为生色团的化学基团吸收时，就会发生聚合物光降解。发色团是“一个原子或一组原子，其存在决定化合物的颜色”。聚合物配方可包括其他添加剂，例如卤化阻燃剂、填料和颜料。已经开发出紫外线稳定剂并将其添加到聚合物中以抑制光引发过程。前三类分别是紫外线吸收剂、猝灭剂和受阻胺光稳定剂（HALS）。

1) 紫外线吸收剂

吸收剂是一种光稳定剂，通过与发色团竞争吸收紫外线辐射而发挥作用。吸收剂将有害的紫外线辐射转变为无害的红外线辐射或通过聚合物基质散发的热量。紫外线吸收剂具有成本低的优点，但可能仅适用于短期暴露。紫外线吸收剂包括：

吸收器

紫外线吸收剂具有成本低的优点，但可能仅适用于短期暴露。紫外线吸收剂包括：

• 炭黑是最有效和最常用的紫外线之一辐射 吸收器。

• 另一种紫外线吸收剂是金红石氧化钛，它在 300-400 nm 范围内有效。然而，它在低于 315 的极短波长 UVB 范围内不是很有用。

• 羟基二苯甲酮

• 羟基苯基苯并三唑也是众所周知的紫外线稳定剂，其优点是适用于中性或透明应用。羟基苯基苯并三唑在 100 微米以下的薄零件中不是很有用。

• PVC用二苯甲酮

• 用于聚碳酸酯的恩并三唑和羟基苯基三嗪。

• 聚酰胺用草酰苯胺

2) 淬火剂

猝灭剂通过能量转移过程将发色团的激发态返回到基态。能量转移剂通过淬灭在塑料材料的光氧化过程中和通过氢过氧化物的分解形成的羰基的激发态而起作用。这可以防止键断裂并最终形成自由基。

镍淬火剂

镍淬火剂是农用薄膜生产中常用的类型。它们没有被广泛使用，因为它们含有重金属并为最终产品带来棕褐色或绿色。然而，镍猝灭剂不能像接下来讨论的受阻胺光稳定剂那样有效地稳定紫外线辐射。

3) 受阻胺光稳定剂 (HALS)

HALS 是长期热稳定剂，通过捕获塑料材料光氧化过程中形成的自由基起作用。因此HALS限制了光降解过程。受阻胺光稳定剂清除由吸收紫外线辐射产生的自由基的能力可以通过称为丹尼索夫循环的过程形成氮氧自由基来解释。

尽管市售的 HALS 产品存在很大的结构差异，但都共享 2,2,6,6-四甲基哌啶环结构。 HALS 是一些最有效的紫外线辐射稳定剂。

适用于各种塑料的紫外线稳定剂

例如，HALS 促进了聚丙烯在汽车行业的发展。虽然 HALS 在聚烯烃、聚乙烯和聚氨酯中也非常有效，但它们不能用作 PVC 中紫外线辐射的稳定剂。

紫外线稳定剂的组合

由于这三种作用机制不同，因此通常将它们组合成协同吸收紫外线辐射的添加剂。例如，苯并三唑通常与 HALS 结合使用，以防止着色系统褪色和变色。

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