UV-Absorber ist ein sehr wichtiger Zusatzstoff in Kunststoffprodukten. Es ist eine Art Stabilisator, der als Lichtstabilisator wirkt. Es wirkt vor allem stabilisierend, indem es den zerstörerischen UV-Anteil des Sonnenlichts absorbiert und umwandelt. UV-Absorber werden hauptsächlich in Kunststoffprodukten wie Platten, Kabeln, Rohren und anderen dicken Produkten verwendet. In vielen Fällen werden auch UV-Absorber Kunststofffolien zugesetzt, um die negativen Auswirkungen von UV-Licht auf geschützte Gegenstände oder Substanzen zu unterdrücken oder zu verzögern. Wirkung.
Ultraviolette Strahlen und ihre schädliche Wirkung auf Polymere wie Kunststoffe
Wir alle wissen, dass die von der Sonne ausgesandten elektromagnetischen Wellen sehr breit sind und die Strahlung, die den Boden erreichen kann, hauptsächlich ultraviolette Strahlen, sichtbares Licht und Infrarotstrahlen umfasst. Die Strahlungsenergie ist umgekehrt proportional zur Wellenlänge, je kürzer die Wellenlänge, desto größer die Energie. Unter ihnen haben ultraviolette Strahlen im Wellenlängenbereich von 290 nm-400 nm die kürzeste Wellenlänge und die höchste Energie und sind auch am zerstörerischsten für Polymere wie Kunststoffe. Die Bindungsenergie organischer Polymere liegt normalerweise im Bereich von 290 bis 400 kJ / mol, sodass sie leicht durch ultraviolette Strahlen zerstört werden können. Daher sind ultraviolette Strahlen der Hauptfaktor, der die Lichtalterung von Kunststoffen beeinflusst. Es sollte jedoch beachtet werden, dass Polymerverbindungen mit unterschiedlichen Strukturen eine unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber verschiedenen lang- und kurzwelligen Bändern von Ultraviolettstrahlen aufweisen.
Der Grund, warum Polymermaterialien wie Kunststoffe viele hervorragende Eigenschaften haben, liegt an ihren ausreichend langen makromolekularen Ketten. Aufgrund der kurzen Wellenlänge und der hohen Energie der UV-Strahlen absorbieren Polymermaterialien unter der Einwirkung von UV-Strahlen (meistens unter Beteiligung von Sauerstoff) Nach UV-Strahlen ist es jedoch leicht, einen elektronisch angeregten Zustand zu bilden. Moleküle in diesem angeregten Zustand können eine Reihe photochemischer Reaktionen hervorrufen, d. h. Kettenreaktionen freier Radikale, und gleichzeitig tritt bei der Oxidation eine "Photosauerstoffalterung" oder eine "Photooxidationsreaktion" auf. Die makromolekularen Ketten des Polymers werden bis zu einem gewissen Grad abgeschnitten oder vernetzt, was sich direkt auf die Leistung des Polymermaterials auswirkt, sodass eine Reihe von Alterungserscheinungen auftreten. B. Verdunkelung, Versprödung, Verhärtung, Oberflächenrisse und Verschlechterung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften, so dass es schließlich seinen Gebrauchswert verliert.
Das Konzept und die Funktion von UV-Absorbern
Polymermaterialien haben unterschiedliche Molekularstrukturen und ihre Beständigkeit gegenüber ultraviolettem Licht ist natürlich unterschiedlich, was bedeutet, dass unterschiedliche Polymermaterialien unterschiedliche "Photostabilität" aufweisen. Polymermaterialien, die ungesättigte Bindungen wie Doppelbindungen wie ABS und SBS enthalten, absorbieren leicht ultraviolettes Licht und unterliegen Photooxidationsreaktionen, so dass ihre Photostabilität nicht gut ist. Aber für ein reines Polymer, das nur gesättigte chemische Bindungen enthält, absorbiert es ultraviolettes Licht nicht oder kaum, so dass es gegenüber ultraviolettem Licht stabil ist.
Aber die tatsächliche Situation ist, dass diese Art von reinem Polymer mit gesättigten Bindungen nicht existiert, da im industriellen Produktionsprozess von Polymeren, wie beispielsweise Polymerisation, Extrusionsgranulation, Spritzguss, Lagerung usw., unvermeidlich Katalysatorrückstände, einige Verunreinigungen, wie z Da Spuren von Hydroperoxiden lichtempfindlich sind und nach dem Absorbieren von UV-Strahlen die Photoalterungsreaktion des Materials auslösen.
UV-Absorber sind derzeit die am weitesten verbreitete Klasse von Lichtschutzmitteln. Es kann hochenergetisches ultraviolettes Licht stark und selektiv absorbieren und die absorbierte Energie als Wärmeenergie oder harmlose niederenergetische Strahlung in Form von Energieumwandlung abgeben oder verbrauchen, wodurch verhindert wird, dass das Chromophor im Kunststoff ultraviolette Energie absorbiert.
Klassifizierung von UV-Absorbern
UV-Absorber schließen eine große Vielzahl von Verbindungen ein. Entsprechend der Struktur umfasst es hauptsächlich Benzophenone, Salicylate, Benzotriazole, substituierte Acrylnitrile, Triazine usw. Die in der Kunststoffindustrie am häufigsten verwendeten sind Benzophenone und Benzotriazole.
Benzophenon-UV-Absorber sind derzeit die am weitesten verbreitete Art von UV-Absorbern. Sie absorbieren nahezu den gesamten UV-Bereich. Der photostabile Mechanismus ist der Hydroxylwasserstoff am Benzolring und das benachbarte Carbonyl im Molekül. Zwischen Sauerstoff werden intramolekulare Wasserstoffbindungen gebildet, die einen Chelatring bilden, und wenn die Energie des ultravioletten Lichts absorbiert wird, erfährt das Molekül eine thermische Vibration, die Wasserstoffbindung wird aufgebrochen und der Chelatring wird geöffnet, so dass das schädliche ultraviolette Licht sein kann unschädlich gemacht. Schädliche Wärmeenergie wird freigesetzt. In dem Diphenylketon-Ultraviolettabsorber muss eine ortho-Hydroxylgruppe vorhanden sein, sonst kann er nicht als Lichtstabilisator für Polymere verwendet werden. Typische repräsentative Varianten dieser Art von UV-Absorbern umfassen UV-531, UV-9 und so weiter.
Salicylat-UV-Absorber sind der früheste Typ von UV-Absorbern. Es kann Wasserstoffbrückenbindungen im Molekül bilden, seine eigene Fähigkeit, ultraviolettes Licht zu absorbieren, ist sehr gering, und der Wellenlängenbereich der Absorption ist extrem eng (weniger als 340 nm). Nach Aufnahme einer bestimmten Energiemenge findet jedoch eine molekulare Umlagerung statt. Es wird eine Benzophenonstruktur mit einer starken Fähigkeit zur Absorption von ultraviolettem Licht gebildet, wodurch ein starker Photostabilisierungseffekt erzeugt wird.
Der Lichtstabilisierungsmechanismus von Benzotriazol-Ultraviolettabsorbern ist ähnlich dem von Benzophenonen, und es gibt auch einen Wasserstoffbindungs-Chelatisierungsring im Molekül, der durch Hydroxyl-Sauerstoff und Stickstoff an der Triazolgruppe gebildet wird. Wenn ultraviolettes Licht absorbiert wird, wird die Wasserstoffbindung aufgebrochen oder in ein Phototautomer umgewandelt, wodurch schädliche ultraviolette Energie in harmlose Wärmeenergie umgewandelt wird. Typische repräsentative Varianten dieser Art von UV-Absorbern umfassen UV-P, UV-326, UV-327, UV-329 und so weiter.
