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紫外線吸收劑是塑料制品中非常重要的添加劑，是一種起光穩(wěn)定作用的穩(wěn)定劑，其主要是借吸收和轉(zhuǎn)化太陽(yáng)光中具有破壞性的紫外光部分而產(chǎn)生穩(wěn)定效果。紫外線吸收劑主要應(yīng)用于塑料制品中，如板材、線纜、管材等厚制品，在很多情況下，塑料薄膜中也會(huì)加入紫外線吸收劑，以抑制或延緩紫外光對(duì)被防護(hù)物品或物質(zhì)的負(fù)面作用。

紫外線及其對(duì)塑料等聚合物的破壞作用

我們都知道，從太陽(yáng)發(fā)射出來(lái)的輻射線，其電磁波是非常寬的，能夠到達(dá)地面的主要包括紫外線、可見(jiàn)光和紅外線等。輻射線的能量與波長(zhǎng)成反比，波長(zhǎng)越短，能量越大。其中290nm-400nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紫外線，波長(zhǎng)最短，能量也最高，其對(duì)塑料等聚合物的破壞性也最大，有機(jī)聚合物的鍵能通常在290~400kJ/mol范圍內(nèi)，故很容易為紫外線所破壞。因此，紫外線是影響塑料光老化的主要因素。但要注意的是不同結(jié)構(gòu)的高分子化合物對(duì)紫外線各種不同長(zhǎng)短波段的敏感程度是不一樣的。

塑料等高分子材料之所以具有許多優(yōu)良性能，歸結(jié)于其具有足夠長(zhǎng)的大分子鏈，但由于紫外線波長(zhǎng)短、能量高，在紫外線作用（大多數(shù)還有氧的參與）下，高分子材料吸收紫外線后，容易形成電子激發(fā)態(tài)，這種激發(fā)態(tài)的分子可以引起一系列的光化學(xué)反應(yīng)，即自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，并同時(shí)與氧化相伴發(fā)生“光氧老化”或“光氧化反應(yīng)”。高分子大分子鏈被切斷或產(chǎn)生一定的交聯(lián)，直接影響到了高分子材料的性能，于是就出現(xiàn)了一系列老化現(xiàn)象。如顏色變深、發(fā)脆、變硬、表面龜裂以及機(jī)械性能與電性能下降等，以致最后喪失其使用價(jià)值。

紫外線吸收劑的概念及其作用

高分子材料具有不同的分子結(jié)構(gòu)，對(duì)紫外光的抵抗能力也自然不同,也就是說(shuō)不同高分子材料的“光穩(wěn)定性”不同。對(duì)于ABS、SBS等含有雙鍵等不飽和鍵的高分子材料，其及容易吸收紫外光而發(fā)生光氧化反應(yīng)，因此它們的光穩(wěn)定性不好。但對(duì)于僅含飽和化學(xué)鍵的純聚合物來(lái)說(shuō)，則不吸收或幾乎不吸收紫外線，因此對(duì)紫外光是穩(wěn)定的。

ABS紫外老化前后對(duì)比圖

但實(shí)際情況是，這種具有飽和鍵的純聚合物是不存在的，因?yàn)樵诰酆衔锏墓I(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，如聚合、擠出造粒、注塑、儲(chǔ)存等過(guò)程中不可避免的引入催化劑殘留、微量氫過(guò)氧化物等一些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)對(duì)光敏感，在吸收紫外線后，進(jìn)而會(huì)引發(fā)材料的光老化反應(yīng)。

紫外線吸收劑是目前應(yīng)用最廣的一類(lèi)光穩(wěn)定劑。它能強(qiáng)烈地、選擇性地吸收高能量的紫外光，并以能量轉(zhuǎn)換形式，將吸收的能量以熱能或無(wú)害的低能輻射釋放出來(lái)或耗掉，從而防止塑料中的發(fā)色團(tuán)吸收紫外線能量隨之發(fā)生激發(fā)。

紫外線吸收劑的分類(lèi)

紫外線吸收劑所包括的化合物類(lèi)型比較廣泛。按結(jié)構(gòu)來(lái)劃分，主要包括二苯甲酮類(lèi)、水楊酸酯類(lèi)、苯并三唑類(lèi)、取代丙烯腈類(lèi)、三嗪類(lèi)等。塑料工業(yè)中應(yīng)用最多的當(dāng)屬二苯甲酮類(lèi)和苯并三唑類(lèi)等。

二苯甲酮類(lèi)紫外線吸收劑是目前應(yīng)用最廣的一類(lèi)紫外線吸收劑，它對(duì)整個(gè)紫外光區(qū)域幾乎都有吸收作用，光穩(wěn)定機(jī)理是其分子中苯環(huán)上的羥基氫和相鄰的羰基氧之間形成了分子內(nèi)氫鍵，構(gòu)成了一個(gè)鰲合環(huán)，而當(dāng)吸收紫外光能量后，分子發(fā)生熱振動(dòng)，氫鍵破壞，鰲合環(huán)打開(kāi)，這樣就能把有害的紫外光變成無(wú)害的熱能而釋出來(lái)。二笨甲酮類(lèi)紫外線吸收劑中，必須要有一鄰位的羥基，否則不能作為聚合物的光穩(wěn)定劑。這一類(lèi)紫外線吸收劑的典型代表品種有UV-531、UV-9等等。

UV-531分子結(jié)構(gòu)式及物狀

水楊酸酯類(lèi)紫外線吸收劑為應(yīng)用最早的一類(lèi)紫外線吸收劑。它可在分子內(nèi)形成氫鍵，其本身對(duì)紫外線吸收能力很低，而且吸收的波長(zhǎng)范圍極窄(小于340nm )。但在吸收一定能量后，由于發(fā)生分子重排。形成了吸收紫外線能力強(qiáng)的二苯甲酮結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生強(qiáng)的光穩(wěn)定作用。

鄰羥基苯甲酸苯酯分子結(jié)構(gòu)式

苯并三唑類(lèi)紫外線吸收劑，其光穩(wěn)定機(jī)理與二苯甲酮類(lèi)相似，其分子中也存在氫鍵鰲合環(huán)，由羥基氧與三唑基上的氮所形成。當(dāng)吸收紫外光后，氫鍵破壞或變?yōu)楣饣プ儺悩?gòu)體，把有害的紫外光能變成無(wú)害的熱能。這一類(lèi)紫外線吸收劑的典型代表品種有UV-P、UV-326、UV-327、UV-329等等。

UV-327分子結(jié)構(gòu)式

UV-326分子結(jié)構(gòu)式

紫外線吸收劑使用建議

在實(shí)際應(yīng)用中，為了改善和提高塑料及其制品的光穩(wěn)定性，單單添加紫外線吸收劑是達(dá)不到預(yù)期效果的。因?yàn)樗芰系雀叻肿硬牧系墓饫匣^(guò)程基本上都伴隨著氧化，所以我們通常所說(shuō)的“光老化”稱之為“光氧老化”更為合適。

因此，在對(duì)塑料及其制品進(jìn)行紫外防護(hù)時(shí)，須以不同材料的特點(diǎn)和具體應(yīng)用環(huán)境、不同抗老化助劑的特點(diǎn)、功能、相容性、遷移性、加工性、穩(wěn)定性、協(xié)同性等各種要素為依據(jù)，才能篩選出適用于某種塑料的光穩(wěn)定體系或配方。

我們都知道，抗老化助劑在塑料及其制品中的添加量通常為千分之幾，那么在進(jìn)行造?；蜃⑺艿燃庸r(shí)，采取助劑直接添加的方法，往往使得助劑在產(chǎn)品中不能達(dá)到比較均勻的分散效果，特別是在塑料薄膜、纖維等薄制品中，易造成薄膜出現(xiàn)“晶點(diǎn)”或纖維出現(xiàn)“斷絲”等問(wèn)題，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行和降低生產(chǎn)效率，并導(dǎo)致抗老化助劑不能發(fā)揮到最佳效能。因此，小編建議：對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量穩(wěn)定性要求較高的廠家，盡可能在生產(chǎn)時(shí)采取添加抗老化母粒的方式以提高材料的品質(zhì)，特別是對(duì)于高分子材料的薄制品和纖維制品，更是如此。