塑料的紫外线降解和抗紫外线添加剂

阳光可能会降解塑料

许多塑料会在不添加阻光剂、稳定剂或紫外线吸收剂的情况下在阳光下降解。材料可能会变色、破裂或完全分解。虽然聚合物在阳光下的紫外线降解通常只有材料表面 0.05 深，但某些塑料的高度脆性可能会导致组件完全失效。

紫外线降解的迹象

*外层变脆（拉伸伸长率损失）
*分子量降低
*机械性能损失
*化学性能变化
*变色、变黄
*褪色
*透明度下降
*裂纹形成
*白垩外观

紫外线损伤折叠椅

三种类型的紫外线

电磁频谱由七个部分组成。能量从高到低依次为伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波。

紫外线辐射由三种类型组成：UVA、UVB 和 UBC。 UVA 会使您的皮肤晒黑，而 UVB 会使您的皮肤灼伤。 UVC 是一种杀菌剂，可以杀死微生物。地球的臭氧层有效地阻挡了 UVC 光。 UVB对聚合物的紫外降解影响最大。

紫外线如何降解塑料

塑料是由聚合物链构成的。因此，当许多塑料吸收紫外线能量时，它会激发材料中的光子，从而产生自由基。如果存在氧，自由基会形成氧氢过氧化物，从而破坏聚合物链（断链）。这个过程被称为光氧化。此外，湿度、杂质、化学品、机械负荷、空气、温度或环境污染物的存在都会加速这一过程。

在紫外线下降解的塑料

已开发出添加剂以更好地耐受光氧化。这些包括炭黑、金红石氧化钛、二苯甲酮、羟基苯基苯并三唑、受阻胺稳定剂 (HALS)、草酰苯胺、羟基二苯甲酮、恩唑三唑、羟基苯基三嗪、镍猝灭剂等。每种塑料都可以使用其中的一种或多种，​​以获得聚合物和应用的最佳抗紫外线性能。因此，虽然下面显示的抗紫外线添加剂经常使用，但它们并不是所有应用中唯一应用的。

尼龙 6/6

尼龙 6/6 是最通用的工程热塑性材料之一。由于尼龙 6/6 具有出色的强度、延展性和耐热性，因此它是金属替代应用的杰出候选材料。然而，尼龙确实需要抗紫外线添加剂。一个不错的选择是酚类抗氧化剂、亚磷酸酯和受阻胺光稳定剂 (HALS) 的三部分组合。最好的紫外线稳定效果是在 HALS 之上添加紫外线吸收剂。

ABS（聚甲醛或 POM）

ABS 是一种工程塑料，常用于齿轮、链条、螺钉、夹子、燃油泵、行李箱、割草机罩等。在户外使用时必须使用紫外线稳定剂。此外，当它暴露在雨中、荧光灯（如浴室）和空气中时。汽车零部件和商用机器部件都需要紫外线防护。紫外线照射会导致失去光泽甚至形成裂缝。对于紫外线防护，经常使用紫外线吸收剂苯并三唑和 HALS 的组合。

高密度聚乙烯

高密度聚乙烯通常用于垃圾袋、食品袋、电线和电缆的绝缘材料、农业覆盖物、瓶子和家庭用品。它还用于果汁容器、牛奶容器、托盘、板条箱和食品包装产品。炭黑通常用于使 HDPE 抗紫外线。建议使用 1-3 之间的百分比。

聚碳酸酯

当聚碳酸酯用于室外应用时，它会变黄。此外，它将失去包括冲击强度在内的机械性能。所以紫外线稳定剂成为强制性的。应使用羟苯基苯并三唑的紫外线吸收剂。请注意，不推荐使用受阻胺光稳定剂 (HALS)。碱性胺类化合物加速了材料的水解。

聚丙烯

紫外线 (UV) 辐射的影响极大地影响了聚丙烯的性能。当暴露在强烈的直射阳光下六个月时，除非使用紫外线抑制剂或高含量的炭黑颜料，否则会导致性能强度严重下降。即使添加了这些，在强烈阳光条件下的预期寿命也是有限的。通常添加 HALS 和炭黑以减轻紫外线降解。

天然抗紫外线的塑料

然而，有些塑料在紫外线辐射下不会自然变质。这些包括丙烯酸、Ultem 以及含氟聚合物，包括 PTFE、FEP、PFA 和 PVDF。因此，它们不需要添加剂，可用于生产汽车零件，甚至用于长期暴露于潜在紫外线降解的航天器零件。