Ultravioletinių spindulių absorberis yra labai svarbus plastikinių gaminių priedas. Tai savotiškas stabilizatorius, kuris veikia kaip šviesos stabilizatorius. Jis daugiausia sukuria stabilizuojantį poveikį, sugerdamas ir paversdamas žalingą ultravioletinę saulės šviesos dalį. Ultravioletiniai absorberiai daugiausia naudojami plastikiniuose gaminiuose, tokiuose kaip plokštės, kabeliai, vamzdžiai ir kiti stori gaminiai. Daugeliu atvejų ultravioletinių spindulių absorberiai taip pat dedami į plastikines plėveles, kad būtų slopinamas arba atitolinamas neigiamas ultravioletinių spindulių poveikis saugomiems objektams ar medžiagoms. poveikis.
Ultravioletiniai spinduliai ir jų žalingas poveikis polimerams, pavyzdžiui, plastikams
Visi žinome, kad saulės skleidžiamos elektromagnetinės bangos yra labai plačios, o žemę gali pasiekti daugiausia ultravioletiniai spinduliai, matoma šviesa ir infraraudonieji spinduliai. Spinduliuotės energija yra atvirkščiai proporcinga bangos ilgiui, kuo trumpesnis bangos ilgis, tuo didesnė energija. Tarp jų ultravioletiniai spinduliai, kurių bangų ilgių diapazonas yra 290 nm{1} nm, turi trumpiausią bangos ilgį ir didžiausią energiją, be to, jie labiausiai naikina polimerus, tokius kaip plastikai. Organinių polimerų jungties energija paprastai yra 290–400 kJ/mol, todėl ultravioletiniai spinduliai lengvai sunaikinami. Todėl ultravioletiniai spinduliai yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos plastikų fotosenėjimui. Tačiau reikia pažymėti, kad skirtingos struktūros polimerų junginiai turi skirtingą jautrumą įvairioms ilgos ir trumpos ultravioletinių spindulių bangos juostoms.
Priežastis, kodėl polimerinės medžiagos, tokios kaip plastikai, turi daug puikių savybių, yra dėl pakankamai ilgų makromolekulinių grandinių. Tačiau dėl trumpo bangos ilgio ir didelės ultravioletinių spindulių energijos, veikiant ultravioletiniams spinduliams (dažniausiai dalyvaujant deguoniui), polimerinės medžiagos sugeria Po ultravioletinių spindulių nesunku suformuoti elektroniniu būdu sužadintą būseną. Šioje sužadintoje būsenoje esančios molekulės gali sukelti daugybę fotocheminių reakcijų, tai yra laisvųjų radikalų grandinines reakcijas, ir tuo pat metu oksiduojantis vyksta „fotodeguonies senėjimas“ arba „fotooksidacijos reakcija“. Polimero stambiamolekulinės grandinės yra nukirptos arba tam tikru mastu susietos, o tai tiesiogiai veikia polimerinės medžiagos veikimą, todėl atsiranda daugybė senėjimo reiškinių. Tokie kaip patamsėjimas, trapumas, sukietėjimas, paviršiaus įtrūkimai ir mechaninių bei elektrinių savybių pablogėjimas, todėl ilgainiui praranda savo naudojimo vertę.
UV absorberio koncepcija ir funkcija
Polimerinės medžiagos turi skirtingą molekulinę struktūrą, o jų atsparumas ultravioletiniams spinduliams natūraliai skiriasi, o tai reiškia, kad skirtingos polimerinės medžiagos turi skirtingą „fotostabilumą“. Polimerinės medžiagos, turinčios nesočiųjų ryšių, pvz., dvigubų jungčių, tokių kaip ABS ir SBS, lengvai sugeria ultravioletinę šviesą ir patiria fotooksidacijos reakcijas, todėl jų fotostabilumas nėra geras. Tačiau grynam polimerui, kuriame yra tik sočiųjų cheminių jungčių, jis nesugeria arba beveik nesugeria ultravioletinės šviesos, todėl yra stabilus ultravioletiniams spinduliams.
Tačiau tikroji situacija yra tokia, kad tokio gryno polimero su sočiosiomis jungtimis nėra, nes pramoniniame polimerų gamybos procese, tokiuose kaip polimerizacija, ekstruzijos granuliavimas, liejimas liejimas, sandėliavimas ir kt., neišvengiamai patenka katalizatoriaus likučių. Kai kurios priemaišos, pvz. kadangi hidroperoksidai yra jautrūs šviesai, o sugėrę ultravioletinius spindulius sukels medžiagos fotosenėjimo reakciją.
UV absorberiai šiuo metu yra plačiausiai naudojama šviesos stabilizatorių klasė. Jis gali stipriai ir selektyviai sugerti didelės energijos ultravioletinę šviesą ir išleisti arba sunaudoti sugertą energiją kaip šilumos energiją arba nekenksmingą mažos energijos spinduliuotę energijos konversijos pavidalu, tokiu būdu neleisdamas plastiko chromoforui sugerti ultravioletinės energijos. Atsiranda sužadinimas.
UV absorbentų klasifikacija
UV absorberiuose yra daug įvairių junginių. Pagal struktūrą jį daugiausia sudaro benzofenonai, salicilatai, benzotriazolai, pakeisti akrilnitrilai, triazinai ir kt. Plačiausiai plastiko pramonėje naudojami benzofenonai ir benzotriazolai.
Benzofenono UV sugėrikliai šiuo metu yra plačiausiai naudojamas UV sugėrimo tipas. Jie sugeria beveik visą UV diapazoną. Fotostabilus mechanizmas yra hidroksilo vandenilis ant benzeno žiedo ir greta esantis karbonilas molekulėje. Tarp deguonies susidaro intramolekuliniai vandenilio ryšiai, sudarydami chelatinį žiedą, o kai ultravioletinių spindulių energija absorbuojama, molekulė patiria terminę vibraciją, vandenilio jungtis nutrūksta, o chelatinis žiedas atidaromas, kad žalinga ultravioletinė šviesa būtų pašalinta. paverčiama nekenksminga Išsiskiria kenksminga šilumos energija. Difenilketono ultravioletinių spindulių absorberyje turi būti orto hidroksilo grupė, kitaip jis negali būti naudojamas kaip polimerų šviesos stabilizatorius. Tipiškos šio tipo ultravioletinių spindulių sugėriklio atmainos yra UV-531, UV-9 ir pan.
Salicilato UV absorberiai yra ankstyviausias UV absorberių tipas. Jis gali sudaryti molekulėje vandenilinius ryšius, jo paties gebėjimas sugerti ultravioletinę šviesą yra labai mažas, o sugerties bangų ilgio diapazonas yra itin siauras (mažiau nei 340 nm). Tačiau sugėrus tam tikrą energijos kiekį įvyksta molekulinis persitvarkymas. Susidaro benzofenono struktūra, pasižyminti stipriu gebėjimu sugerti ultravioletinę šviesą, taip sukuriant stiprų fotostabilizavimo efektą.
Benzotriazolo ultravioletinių spindulių absorberių šviesos stabilizavimo mechanizmas yra panašus į benzofenonų, taip pat molekulėje yra vandenilio jungties chelatinis žiedas, kurį triazolo grupėje sudaro hidroksilo deguonis ir azotas. Sugeriant ultravioletinę šviesą vandenilio jungtis nutrūksta arba virsta fototautomeru, žalingą ultravioletinę energiją paverčiant nekenksminga šilumos energija. Tipiškos šio tipo ultravioletinių spindulių absorberių atmainos yra UV-P, UV-326, UV-327, UV-329 ir pan.
