Beveik visi plastikai yra linkę suirti, kai yra veikiami ultravioletinių spindulių, pavyzdžiui, saulės spindulių ar fluorescencinės šviesos. Šis skilimas gali įvykti apdorojimo metu arba gaminį naudojant, o jo simptomai yra trapumas, spalvos pasikeitimas ir fizinių savybių, pvz., smūgio stiprumo, tempimo stiprumo ir spalvos, praradimas – visa tai sumažina plastiko tarnavimo laiką. Kasdienis UV degradacijos pavyzdys yra vejos kėdė, kuri laikui bėgant gali pakeisti spalvą ir trapi dėl plastiko skilimo.
UV stabilizavimo priedai yra junginiai, pridedami siekiant išvengti plastiko gedimo ir žymiai pailginti galutinio produkto naudojimo laiką. UV stabilizatorių dedama labai mažai, paprastai {{0}},1–0,5 procento polimero. Šiuos priedus dažnai galima derinti su pagrindiniu polimeru gamybos metu arba paruošti kaip pagrindinio mišinio dalį. Rinkoje yra daug UV stabilizavimo priedų, įskaitant Amshield, Amcor Ultra Violet Inhibitor stabilizatorių.
Kas yra fotooksidacija?
UV šviesos sukeltas plastiko skilimas yra cheminio proceso, vadinamo fotooksidacija arba fotodegradacija, rezultatas. UV šviesa ardo esamus cheminius ryšius polimerų grandinėse, susilpnindama plastiką, mažindama jo molekulinę masę, o tai lemia stiprumo praradimą ir kitus nepageidaujamus simptomus, kaip aprašyta anksčiau. Dėl molekulinės degradacijos, pavyzdžiui, fotooksidacijos, plastikas dažnai sugenda, todėl svarbu suprasti šiuos procesus ir kaip jų išvengti!
Neapsaugotų polimerų atsparumas UV spinduliams skiriasi priklausomai nuo struktūros ir sudėties. Kai kurie plastikai dėl savo struktūros ir funkcinių grupių yra jautresni fotooksidacijai. Ryšiai, jautriausi fotooksidacijai, yra anglies-azoto ryšiai, tokie kaip nitrilai, amidai ir aminai; anglies-deguonies ryšiai, tokie kaip eteriai, esteriai, ketonai ir karboksirūgštys; anglies-chloro ryšiai; deguonies ir deguonies ryšiai, tokie kaip peroksidai; ir azoto-vandenilio ryšiai, tokie kaip amidai ir aminai.
UV stabilizuojančių priedų tipai
Fotooksidaciniam procesui slopinti ir plastikų apsaugai nuo žalingų UV spindulių naudojami UV stabilizatoriai. Apsauga nuo UV spindulių gali būti teikiama įvairiais būdais, priklausomai nuo konkretaus naudojamo UV stabilizatoriaus. Paprastai labiausiai paplitę priedų tipai veikia kaip UV absorberiai, gesikliai arba HALS, o kai kuriais atvejais galima naudoti daugiau nei vieną priedą norimam UV stabilumo lygiui užtikrinti.
UV absorberiai: esant pakankamai šviesos, jautrios funkcinės grupės (vadinamos chromoforais) polimeruose patiria daugybę reakcijų, kad susidarytų laisvieji radikalai. Šios formos UV stabilizatorius, kaip rodo pavadinimas, sugeria UV spinduliuotę, kad būtų išvengta fotooksidacinių reakcijų pradžios. Kai UV šiluma sugeriama, ji išsisklaido per polimerų grandines. Juoda puikiai sugeria UV spindulius, todėl dažnai dedama dažų, dažų ar elementinės suodžių, kad apsaugotų plastikinius gaminius nuo UV spindulių. Benzotriazolai ir hidroksifeniltriazinai taip pat yra UV absorberių pavyzdžiai.
Gesintuvai: Fotooksidacijos procesas apima daugybę reakcijų, kurios galiausiai sukuria laisvuosius radikalus, kurie reaguoja su daugybe jungčių polimero grandinėje, sunaikindami plastiko vientisumą. Gesintuvai veikia gesindami fotooksidacijos reakcijų metu susidariusią energiją, taip grąžindami sužadintas molekules į pradinę būseną, kur mažesnė tikimybė, kad jos skleis laisvuosius radikalus generuojančią fotooksidacijos reakciją. Nikelio gesintuvas yra šios formos UV stabilizatoriaus pavyzdys.
HALS: trukdomi aminų šviesos stabilizatoriai (HALS) yra UV stabilizatoriai, kurie nukreipia ir sulaiko laisvuosius radikalus, susidarančius fotooksidacijos metu, neleisdami jiems reaguoti su polimero struktūra. HALS struktūra skiriasi, bet paprastai turi 2,2,6,6-tetrametilpiperidino žiedo struktūrą.
