Penyerap ultraviolet adalah bahan tambahan yang sangat penting dalam produk plastik. Ia adalah sejenis penstabil yang bertindak sebagai penstabil cahaya. Ia terutamanya menghasilkan kesan penstabilan dengan menyerap dan menukar bahagian ultraviolet yang merosakkan cahaya matahari. Penyerap ultraviolet digunakan terutamanya dalam produk plastik, seperti plat, kabel, paip dan produk tebal lain. Dalam kebanyakan kes, penyerap ultraungu juga ditambah pada filem plastik untuk menyekat atau melambatkan kesan negatif cahaya ultraungu pada objek atau bahan yang dilindungi. kesan.
Sinar ultraungu dan kesan merosakkannya pada polimer seperti plastik
Kita semua tahu bahawa gelombang elektromagnet yang dipancarkan daripada matahari adalah sangat luas, dan sinaran yang boleh sampai ke tanah terutamanya termasuk sinaran ultraungu, cahaya boleh dilihat dan sinaran inframerah. Tenaga sinaran adalah berkadar songsang dengan panjang gelombang, semakin pendek panjang gelombang, semakin besar tenaga. Antaranya, sinar ultraungu dalam julat panjang gelombang 290nm-400nm mempunyai panjang gelombang terpendek dan tenaga tertinggi, dan juga paling merosakkan polimer seperti plastik. Tenaga ikatan polimer organik biasanya dalam julat 290~400kJ/mol, jadi mudah untuk sinaran ultraungu dimusnahkan. Oleh itu, sinaran ultraungu adalah faktor utama yang mempengaruhi photoaging plastik. Walau bagaimanapun, perlu diingatkan bahawa sebatian polimer dengan struktur yang berbeza mempunyai kepekaan yang berbeza terhadap pelbagai jalur panjang gelombang panjang dan pendek sinar ultraungu.
Sebab mengapa bahan polimer seperti plastik mempunyai banyak sifat yang sangat baik adalah kerana rantai makromolekulnya yang cukup panjang. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh panjang gelombang pendek dan tenaga tinggi sinar ultraviolet, di bawah tindakan sinar ultraviolet (kebanyakannya dengan penyertaan oksigen), bahan polimer menyerap Selepas sinaran ultraungu, mudah untuk membentuk keadaan teruja secara elektronik. Molekul dalam keadaan teruja ini boleh menyebabkan satu siri tindak balas fotokimia, iaitu tindak balas rantai radikal bebas, dan pada masa yang sama, "penuaan fotooksigen" atau "tindak balas fotooksidasi" berlaku dengan pengoksidaan. Rantai makromolekul polimer terputus atau bersilang pada tahap tertentu, yang secara langsung mempengaruhi prestasi bahan polimer, jadi satu siri fenomena penuaan muncul. Seperti penggelapan, kerapuhan, pengerasan, rekahan permukaan, dan kemerosotan sifat mekanikal dan elektrik, sehingga akhirnya kehilangan nilai kegunaannya.
Konsep dan fungsi penyerap UV
Bahan polimer mempunyai struktur molekul yang berbeza, dan rintangannya terhadap cahaya ultraviolet secara semula jadi berbeza, yang bermaksud bahawa bahan polimer yang berbeza mempunyai "kestabilan foto" yang berbeza. Bagi bahan polimer yang mengandungi ikatan tak tepu seperti ikatan berganda seperti ABS dan SBS, ia mudah menyerap cahaya ultraungu dan mengalami tindak balas fotooksidasi, jadi kestabilan fotonya tidak baik. Tetapi untuk polimer tulen yang mengandungi hanya ikatan kimia tepu, ia tidak menyerap atau hampir tidak menyerap cahaya ultraviolet, jadi ia stabil kepada cahaya ultraviolet.
Tetapi keadaan sebenar adalah bahawa jenis polimer tulen dengan ikatan tepu ini tidak wujud, kerana dalam proses pengeluaran perindustrian polimer, seperti pempolimeran, granulasi penyemperitan, pengacuan suntikan, penyimpanan, dan lain-lain, tidak dapat dielakkan memperkenalkan sisa pemangkin, Beberapa kekotoran seperti kerana surih hidroperoksida adalah sensitif kepada cahaya, dan selepas menyerap sinaran ultraungu, ia akan mencetuskan tindak balas photoaging bahan.
Penyerap UV kini merupakan kelas penstabil cahaya yang paling banyak digunakan. Ia boleh menyerap cahaya ultraungu bertenaga tinggi dengan kuat dan selektif, dan melepaskan atau menggunakan tenaga yang diserap sebagai tenaga haba atau sinaran tenaga rendah yang tidak berbahaya dalam bentuk penukaran tenaga, dengan itu menghalang kromofor dalam plastik daripada menyerap tenaga ultraungu Pengujaan berlaku.
Klasifikasi Penyerap UV
Penyerap UV termasuk pelbagai jenis sebatian. Mengikut struktur, ia terutamanya termasuk benzophenones, salicylates, benzotriazoles, acrylonitriles diganti, triazine, dll. Yang paling banyak digunakan dalam industri plastik ialah benzophenones dan benzotriazoles.
Penyerap UV Benzophenone kini merupakan jenis penyerap UV yang paling banyak digunakan. Mereka menyerap hampir keseluruhan julat UV. Mekanisme fototable ialah hidrogen hidroksil pada cincin benzena dan karbonil bersebelahan dalam molekul. Ikatan hidrogen intramolekul terbentuk antara oksigen, membentuk cincin chelation, dan apabila tenaga cahaya ultraviolet diserap, molekul mengalami getaran haba, ikatan hidrogen dipecahkan, dan cincin chelation dibuka, supaya cahaya ultraviolet yang berbahaya boleh bertukar menjadi tidak berbahaya Tenaga haba berbahaya dibebaskan. Dalam penyerap ultraviolet difenil keton, mesti ada kumpulan hidroksil orto, jika tidak, ia tidak boleh digunakan sebagai penstabil cahaya untuk polimer. Varieti wakil tipikal penyerap ultraviolet jenis ini termasuk UV-531, UV-9 dan sebagainya.
Penyerap UV salisilat adalah jenis penyerap UV yang terawal. Ia boleh membentuk ikatan hidrogen dalam molekul, keupayaannya sendiri untuk menyerap cahaya ultraviolet adalah sangat rendah, dan julat panjang gelombang penyerapan sangat sempit (kurang daripada 340nm). Walau bagaimanapun, selepas menyerap sejumlah tenaga, penyusunan semula molekul berlaku. Struktur benzofenon dengan keupayaan kuat untuk menyerap cahaya ultraviolet terbentuk, dengan itu menghasilkan kesan penstabilan foto yang kuat.
Mekanisme penstabilan cahaya penyerap ultraviolet benzotriazole adalah serupa dengan benzofenon, dan terdapat juga cincin pengkelat ikatan hidrogen dalam molekul, yang dibentuk oleh oksigen hidroksil dan nitrogen pada kumpulan triazol. Apabila cahaya ultraungu diserap, ikatan hidrogen terputus atau bertukar menjadi fototautomer, menukar tenaga ultraungu yang berbahaya kepada tenaga haba yang tidak berbahaya. Varieti wakil tipikal penyerap ultraviolet jenis ini termasuk UV-P, UV-326, UV-327, UV-329 dan sebagainya.
