L'assorbitore ultravioletto è un additivo molto importante nei prodotti in plastica. È una specie di stabilizzatore che funge da stabilizzatore di luce. Produce principalmente un effetto stabilizzante assorbendo e convertendo la parte ultravioletta distruttiva della luce solare. Gli assorbitori ultravioletti sono utilizzati principalmente in prodotti in plastica, come lastre, cavi, tubi e altri prodotti spessi. In molti casi, gli assorbitori di ultravioletti vengono aggiunti anche ai film plastici per sopprimere o ritardare gli effetti negativi della luce ultravioletta su oggetti o sostanze protetti. effetto.
Raggi ultravioletti e loro effetti dannosi su polimeri come la plastica
Sappiamo tutti che le onde elettromagnetiche emesse dal sole sono molto ampie e la radiazione che può raggiungere il suolo comprende principalmente raggi ultravioletti, luce visibile e raggi infrarossi. L'energia della radiazione è inversamente proporzionale alla lunghezza d'onda, minore è la lunghezza d'onda, maggiore è l'energia. Tra questi, i raggi ultravioletti nell'intervallo di lunghezze d'onda di 290 nm-400nm hanno la lunghezza d'onda più corta e l'energia più alta e sono anche i più distruttivi per i polimeri come la plastica. L'energia di legame dei polimeri organici è solitamente nell'intervallo di 290 ~ 400 kJ/mol, quindi è facile che i raggi ultravioletti vengano distrutti. Pertanto, i raggi ultravioletti sono il principale fattore che influenza il fotoinvecchiamento della plastica. Tuttavia, va notato che i composti polimerici con strutture diverse hanno sensibilità diversa a varie bande di lunghezze d'onda lunghe e corte dei raggi ultravioletti.
Il motivo per cui i materiali polimerici come la plastica hanno molte proprietà eccellenti è dovuto alle loro catene macromolecolari sufficientemente lunghe. Tuttavia, a causa della breve lunghezza d'onda e dell'elevata energia dei raggi ultravioletti, sotto l'azione dei raggi ultravioletti (principalmente con la partecipazione di ossigeno), i materiali polimerici assorbono Dopo i raggi ultravioletti, è facile formare uno stato eccitato elettronicamente. Le molecole in questo stato eccitato possono causare una serie di reazioni fotochimiche, cioè reazioni a catena dei radicali liberi e, allo stesso tempo, si verifica "invecchiamento da fotoossigeno" o "reazione di fotoossidazione" con l'ossidazione. Le catene macromolecolari del polimero sono tagliate o reticolate in una certa misura, il che influisce direttamente sulle prestazioni del materiale polimerico, quindi compaiono una serie di fenomeni di invecchiamento. Come l'oscuramento, la fragilità, l'indurimento, la fessurazione superficiale e il degrado delle proprietà meccaniche ed elettriche, in modo che alla fine perda il suo valore d'uso.
Il concetto e la funzione dell'assorbitore UV
I materiali polimerici hanno strutture molecolari diverse e la loro resistenza alla luce ultravioletta è naturalmente diversa, il che significa che diversi materiali polimerici hanno una "fotostabilità" diversa. Per i materiali polimerici contenenti legami insaturi come doppi legami come ABS e SBS, sono facili da assorbire la luce ultravioletta e subiscono reazioni di fotoossidazione, quindi la loro fotostabilità non è buona. Ma per un polimero puro contenente solo legami chimici saturi, non assorbe o assorbe poco la luce ultravioletta, quindi è stabile alla luce ultravioletta.
Ma la situazione attuale è che questo tipo di polimero puro con legami saturi non esiste, perché nel processo di produzione industriale dei polimeri, come la polimerizzazione, la granulazione per estrusione, lo stampaggio ad iniezione, lo stoccaggio, ecc., introducono inevitabilmente residui di catalizzatore, alcune impurità come in quanto gli idroperossidi in tracce sono sensibili alla luce e, dopo aver assorbito i raggi ultravioletti, innescano la reazione di fotoinvecchiamento del materiale.
Gli assorbitori UV sono attualmente la classe di stabilizzatori di luce più utilizzata. Può assorbire fortemente e selettivamente la luce ultravioletta ad alta energia e rilasciare o consumare l'energia assorbita come energia termica o radiazioni innocue a bassa energia sotto forma di conversione di energia, impedendo così al cromoforo nella plastica di assorbire l'energia ultravioletta.
Classificazione degli assorbitori UV
Gli assorbitori UV includono un'ampia varietà di composti. Secondo la struttura, comprende principalmente benzofenoni, salicilati, benzotriazoli, acrilonitrili sostituiti, triazine, ecc. I più utilizzati nell'industria della plastica sono benzofenoni e benzotriazoli.
Gli assorbitori UV al benzofenone sono attualmente il tipo più utilizzato di assorbitori UV. Assorbono quasi l'intera gamma UV. Il meccanismo fotostabile è l'idrogeno idrossilico sull'anello benzenico e il carbonile adiacente nella molecola. I legami idrogeno intramolecolari si formano tra l'ossigeno, formando un anello chelante, e quando l'energia della luce ultravioletta viene assorbita, la molecola subisce vibrazioni termiche, il legame idrogeno viene rotto e l'anello chelante viene aperto, in modo che la dannosa luce ultravioletta possa essere trasformato in energia termica innocua e innocua viene rilasciata. Nell'assorbitore dell'ultravioletto difenilchetone deve essere presente un gruppo ortoossidrile, altrimenti non può essere utilizzato come stabilizzante alla luce per i polimeri. Tipiche varietà rappresentative di questo tipo di assorbitore di ultravioletti includono UV-531, UV-9 e così via.
Gli assorbitori UV salicilati sono il primo tipo di assorbitori UV. Può formare legami idrogeno nella molecola, la sua capacità di assorbire la luce ultravioletta è molto bassa e la gamma di lunghezze d'onda di assorbimento è estremamente ristretta (meno di 340 nm). Tuttavia, dopo aver assorbito una certa quantità di energia, si verifica il riarrangiamento molecolare. Si forma una struttura di benzofenone con una forte capacità di assorbire la luce ultravioletta, producendo così un forte effetto di fotostabilizzazione.
Il meccanismo di stabilizzazione della luce degli assorbitori ultravioletti del benzotriazolo è simile a quello dei benzofenoni e nella molecola è presente anche un anello chelante del legame idrogeno, che è formato da ossigeno idrossilico e azoto sul gruppo triazolico. Quando la luce ultravioletta viene assorbita, il legame idrogeno viene rotto o trasformato in un fototautomero, trasformando la dannosa energia ultravioletta in energia termica innocua. Tipiche varietà rappresentative di questo tipo di assorbitore di ultravioletti includono UV-P, UV-326, UV-327, UV-329 e così via.
