Ultraljubičasti apsorber vrlo je važan dodatak plastičnim proizvodima. To je vrsta stabilizatora koji djeluje kao svjetlosni stabilizator. Uglavnom proizvodi stabilizirajući učinak upijanjem i pretvaranjem destruktivnog ultraljubičastog dijela sunčeve svjetlosti. Ultraljubičasti apsorberi se uglavnom koriste u plastičnim proizvodima, kao što su ploče, kabeli, cijevi i drugi debeli proizvodi. U mnogim slučajevima, apsorberi ultraljubičastog zračenja također se dodaju plastičnim folijama kako bi se suzbili ili odgodili negativni učinci ultraljubičastog svjetla na zaštićene predmete ili tvari. posljedica.
Ultraljubičaste zrake i njihovo štetno djelovanje na polimere poput plastike
Svi znamo da su elektromagnetski valovi koje emitira sunce vrlo široki, a zračenje koje može doprijeti do tla uglavnom uključuje ultraljubičaste zrake, vidljivu svjetlost i infracrvene zrake. Energija zračenja obrnuto je proporcionalna valnoj duljini, što je valna duljina kraća, to je energija veća. Među njima, ultraljubičaste zrake u rasponu valnih duljina od 290 nm-400nm imaju najkraću valnu duljinu i najveću energiju, a ujedno su i najrazornije za polimere poput plastike. Energija veze organskih polimera je obično u rasponu od 290~400kJ/mol, tako da je ultraljubičaste zrake lako uništavaju. Stoga su ultraljubičaste zrake glavni faktor koji utječe na fotostarenje plastike. Međutim, treba napomenuti da polimerni spojevi različite strukture imaju različitu osjetljivost na različite duge i kratke valne duljine ultraljubičastih zraka.
Razlog zašto polimerni materijali poput plastike imaju mnoga izvrsna svojstva leži u njihovim dovoljno dugim makromolekularnim lancima. Međutim, zbog kratke valne duljine i velike energije ultraljubičastih zraka, pod djelovanjem ultraljubičastih zraka (najviše uz sudjelovanje kisika), polimerni materijali apsorbiraju Nakon ultraljubičastih zraka lako se stvara elektronički pobuđeno stanje. Molekule u tom pobuđenom stanju mogu izazvati niz fotokemijskih reakcija, odnosno lančanih reakcija slobodnih radikala, a istovremeno s oksidacijom dolazi do "fotokisičnog starenja" ili "reakcije fotooksidacije". Makromolekularni lanci polimera su do određene mjere odsječeni ili umreženi, što izravno utječe na performanse polimernog materijala, pa se pojavljuje niz pojava starenja. Kao što su tamnjenje, lomljivost, otvrdnjavanje, površinsko pucanje, degradacija mehaničkih i električnih svojstava, tako da na kraju gubi uporabnu vrijednost.
Pojam i funkcija UV apsorbera
Polimerni materijali imaju različite molekularne strukture, a njihova otpornost na ultraljubičasto zračenje prirodno je različita, što znači da različiti polimerni materijali imaju različitu "fotostabilnost". Za polimerne materijale koji sadrže nezasićene veze kao što su dvostruke veze kao što su ABS i SBS, oni lako apsorbiraju ultraljubičasto svjetlo i podliježu reakcijama fotooksidacije, tako da njihova fotostabilnost nije dobra. Ali za čisti polimer koji sadrži samo zasićene kemijske veze, on ne apsorbira ili jedva apsorbira ultraljubičasto svjetlo, pa je stabilan na ultraljubičasto svjetlo.
Ali stvarna situacija je da ova vrsta čistog polimera sa zasićenim vezama ne postoji, jer u procesu industrijske proizvodnje polimera, kao što su polimerizacija, ekstruzijska granulacija, injekcijsko prešanje, skladištenje itd., neizbježno uvode ostatke katalizatora, neke nečistoće kao što su budući da su hidroperoksidi u tragovima osjetljivi na svjetlost, a nakon što apsorbiraju ultraljubičaste zrake, pokrenut će reakciju fotostarenja materijala.
UV apsorberi su trenutno najraširenija klasa svjetlosnih stabilizatora. Može snažno i selektivno apsorbirati visokoenergetsko ultraljubičasto svjetlo i otpustiti ili potrošiti apsorbiranu energiju kao toplinsku energiju ili bezopasno niskoenergetsko zračenje u obliku pretvorbe energije, čime se sprječava kromofor u plastici da apsorbira ultraljubičastu energiju. Dolazi do ekscitacije.
Klasifikacija UV apsorbera
UV apsorberi uključuju široku paletu spojeva. Prema strukturi uglavnom uključuje benzofenone, salicilate, benzotriazole, supstituirane akrilonitrile, triazine itd. U industriji plastike najviše se koriste benzofenoni i benzotriazoli.
Benzofenon UV apsorberi trenutno su najrašireniji tip UV apsorbera. Oni apsorbiraju gotovo cijeli UV raspon. Fotostabilni mehanizam je hidroksilni vodik na benzenskom prstenu i susjedni karbonil u molekuli. Intramolekularne vodikove veze stvaraju se između kisika, tvoreći kelacijski prsten, a kada se energija ultraljubičastog svjetla apsorbira, molekula prolazi kroz toplinsku vibraciju, vodikova veza se prekida, a kelacijski prsten se otvara, tako da štetno ultraljubičasto svjetlo može biti pretvorena u bezopasnu Oslobađa se štetna toplinska energija. U ultraljubičastom apsorberu difenil ketona mora postojati orto hidroksilna skupina, inače se ne može koristiti kao svjetlosni stabilizator za polimere. Tipične reprezentativne varijante ove vrste ultraljubičastog apsorbera uključuju UV-531, UV-9 i tako dalje.
Salicilatni UV apsorberi su najraniji tip UV apsorbera. Može stvarati vodikove veze u molekuli, njegova vlastita sposobnost apsorpcije ultraljubičastog svjetla je vrlo niska, a raspon valnih duljina apsorpcije je izuzetno uzak (manje od 340 nm). Međutim, nakon apsorpcije određene količine energije dolazi do molekularnog preuređenja. Formira se benzofenonska struktura sa snažnom sposobnošću apsorbiranja ultraljubičastog svjetla, čime se proizvodi snažan učinak fotostabilizacije.
Mehanizam stabilizacije svjetlosti benzotriazolnih ultraljubičastih apsorbera sličan je onom benzofenona, a u molekuli također postoji kelatni prsten vodikove veze, koji je formiran hidroksilnim kisikom i dušikom na triazolnoj skupini. Kada se ultraljubičasto svjetlo apsorbira, vodikova veza se prekida ili pretvara u fototautomer, pretvarajući štetnu ultraljubičastu energiju u bezopasnu toplinsku energiju. Tipične reprezentativne varijante ove vrste ultraljubičastog apsorbera uključuju UV-P, UV-326, UV-327, UV-329 i tako dalje.
