1. Was ist ein Lichtschutzmittel?
Sonnenlicht ist eine elektromagnetische Welle. Wenn es durch den Weltraum und die Ozonschicht geht, werden fast alle Strahlen unter 290 nm und über 3000 nm herausgefiltert. Die elektromagnetischen Wellen, die tatsächlich den Boden erreichen, sind 290 nm bis 3000 nm, wovon der Wellenlängenbereich 400 bis 800 nm (etwa 40 Prozent) sichtbares Licht ist, die Wellenlänge von etwa 800-3000 nm (etwa 55 Prozent) Infrarot ist, und die Wellenlänge von etwa 290-400 nm (nur 5 Prozent) ist ultraviolett.
Ultraviolette Strahlen im Sonnenlicht sind der Hauptgrund für den Alterungseffekt von Polymermaterialien. Obwohl ultraviolettes Licht nur etwa 5 Prozent des Sonnenlichts ausmacht, hat es viel Energie. Nachdem das Polymerprodukt ultraviolette Strahlen absorbiert hat, genügt es, das Polymer zur Selbstoxidation und zum Abbau zu veranlassen, die chemischen Bindungen des Polymers zu zerstören, es zu brechen und zu vernetzen und das Aussehen und die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Polymerprodukts zu bewirken zu verschlechtern, und die Festigkeit wird reduziert. , verkürztes Leben. Dieser Vorgang wird als Photoredox oder Photoaging bezeichnet. Ultraviolette Strahlen können auch die Oberflächenschicht der Haut einer Person durchdringen und Hautzellen zerstören, wodurch die Haut allmählich verhärtet und ihre Elastizität verliert, faltig erscheint und die Alterung beschleunigt.
Lichtstabilisator ist ein Zusatzstoff für Polymerprodukte (wie Kunststoffe, Gummi, Beschichtungen, synthetische Fasern), der ultraviolette Energie abschirmen oder absorbieren, Singulett-Sauerstoff löschen und Hydroperoxide in inaktive Substanzen zersetzen kann. Unter Lichteinstrahlung kann das Polymer die Möglichkeit einer photochemischen Reaktion ausschließen oder verlangsamen, den Photoalterungsprozess verhindern oder verzögern, um den Zweck der Verlängerung der Lebensdauer von Polymerprodukten zu erreichen.
2. Arten von Lichtstabilisatoren
l Lichtschutzmittel: Dies ist eine Art Substanz, die ultraviolette Strahlen abschirmen oder reflektieren kann, sodass Licht nicht in das Innere des Polymers eindringen kann, wodurch das Polymer geschützt wird. Lichtabschirmungsmittel umfassen anorganische Pigmente wie Ruß und Titanoxid und organische Pigmente wie Phthalocyaninblau und Phthalocyaningrün, unter denen Ruß die beste Abschirmwirkung hat.
l UV-Absorber: Seine Funktion kann UV-Strahlen mit einer Wellenlänge von 290-410 nm effektiv absorbieren, aber selten sichtbares Licht absorbieren, und er hat eine gute thermische Stabilität und Lichtstabilität. Nach seiner chemischen Struktur kann es unterteilt werden in: o-Hydroxybenzophenone, Benzotriazole, Salicylate, Triazine und substituierte Acrylnitrile. Wird als Hilfslichtstabilisator und Lichtschutzmittel gegen behindertes Licht verwendet, insbesondere in Polyolefinen oder Beschichtungen.
l Quencher: Er kann die vom Chromophor im Kunststoff absorbierte Energie aufnehmen und die Energie in Form von Wärme, Fluoreszenz oder Phosphoreszenz abgeben und so das Polymer vor UV-Schäden schützen. Es hat eine gute Stabilisierungswirkung auf Polymere und wird hauptsächlich in Folien und Fasern verwendet. Hauptsächlich einige zweiwertige organische Nickelchelate. Organonickel-Lichtstabilisatoren haben eine gute Leistung, können aber aufgrund der Toxizität von Schwermetallionen durch andere ungiftige oder gering toxische Quencher ersetzt werden.
l Radikalfänger: Diese Art von Lichtstabilisator kann die im Polymer erzeugten aktiven freien Radikale einfangen, wodurch der Photooxidationsprozess gehemmt und der Zweck der Lichtstabilisierung erreicht wird. Hauptsächlich gehinderte Amin-Lichtstabilisatoren (HALS). Es ist die vielversprechendste neue Art von hocheffizientem Lichtstabilisator, und die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate der Nachfrage in der Welt beträgt 20 bis 30 Prozent.
l Hydroperoxid-Zersetzer: Es ist einer der Lichtstabilisatoren aus gehinderten Aminen. Polymere können während der Lagerung und Verarbeitung Hydroperoxide erzeugen, was zu einem photooxidativen Abbau von Polymeren führt, und Hydroperoxid-Zersetzer können Peroxide zersetzen, stabile Stickstoff-Sauerstoff-Radikale erzeugen und ferner freie Radikale einfangen, wodurch der Polymerabbau gehemmt wird.
3. Nachteile von Lichtstabilisatoren
l Das Lichtschutzmittel hat eine gute Schutzwirkung und einen niedrigen Preis, hat aber Lichtschutz- und Färbeeigenschaften und ist nur für undurchsichtige Materialien geeignet;
l UV-Absorber haben ein breites Anwendungsspektrum, können jedoch aufgrund ihrer Schutzwirkung die Oberfläche von Produkten und dünnen Produkten nicht effektiv schützen. Da es sich um reine organische Verbindungen handelt, gibt es gleichzeitig auch Flüchtigkeits-, Frost-, Migrations- und Lösungsmittelextraktion. Nachteile, die nicht nur die Beständigkeit seiner Leistung beeinträchtigen, sondern auch zu einer Verschmutzung der Umwelt führen;
l Excited State Quencher und Hydroperoxid-Zersetzer haben eine hohe Photostabilität, geringe Flüchtigkeit, wenig Ausblühen und Migration und sind resistent gegen Extraktion, wodurch die Oberfläche von Produkten und dünnen Produkten wirksam geschützt werden kann. Die Farbe ist jedoch dunkel, die Toxizität und Umweltverschmutzung sind groß, und es zersetzt sich und ändert die Farbe bei hoher Temperatur, was bei schwefelhaltigen Zusätzen eine entgegenwirkende Wirkung hat;
l Der Radikalfänger hat eine helle Farbe, hat eine hervorragende Lichtstabilisierungswirkung und kann die Oberfläche von Produkten und dünnen Produkten wirksam schützen. Aufgrund seiner Alkalität wirkt es jedoch antagonistisch gegenüber sauren Substraten und Additiven. Die saure Umgebung wird seine Leistung beeinträchtigen. Da es sich um eine rein organische Verbindung handelt, hat es jedoch ebenso wie der UV-Absorber auch Nachteile wie Flüchtigkeit, Ausblühen, Migration und Extraktion.
4. Beispiele zum Wirkungsmechanismus von Lichtschutzmitteln
1. UVA
2. HALS
