Quasi tutte le materie plastiche si degradano facilmente se esposte alla luce ultravioletta, come la luce solare o le luci fluorescenti. Questo degrado può verificarsi durante la lavorazione o dopo che il prodotto è stato messo in servizio e i suoi sintomi includono fragilità, scolorimento e perdita di proprietà fisiche come resistenza all'urto, resistenza alla trazione e colore, tutti fattori che contribuiscono a ridurre la durata della plastica. Raggi UV Un esempio quotidiano di degrado sono le sedie da giardino, che scoloriscono e diventano fragili nel tempo a causa del deterioramento della plastica.
Gli additivi stabilizzanti UV sono composti aggiunti per combattere il deterioramento della plastica e prolungare notevolmente la vita del prodotto finale. Gli stabilizzanti UV vengono aggiunti a livelli molto bassi, tipicamente {{0}},1 – 0,5% del polimero. Questi additivi possono spesso essere combinati con il polimero di base durante il processo di fabbricazione o preparati come parte di un masterbatch. Ci sono molti additivi sul mercato per la stabilizzazione UV, incluso lo stabilizzatore di inibitore UV di Amcor Amshield.
Cos'è la fotoossidazione?
Il deterioramento della plastica causato dalla luce UV è il risultato di un processo chimico chiamato fotoossidazione o fotodegradazione. La luce UV degrada i legami chimici esistenti nella catena polimerica, indebolendo la plastica riducendone il peso molecolare, con conseguente perdita di forza e altri sintomi indesiderati, come discusso in precedenza. Il degrado molecolare, come la foto-ossidazione, spesso causa il cedimento della plastica, quindi è importante comprendere questi processi e come evitarli!
La resistenza ai raggi UV dei polimeri non protetti varia in base alla struttura e alla composizione. Alcune materie plastiche sono più suscettibili alla fotoossidazione a causa della loro struttura e dei loro gruppi funzionali. I legami più suscettibili alla fotoossidazione includono legami carbonio-azoto, come nitrili, ammidi e ammine; legami carbonio-ossigeno, come eteri, esteri, chetoni, acidi carbossilici, ecc.; legami carbonio-cloro; legami ossigeno-ossigeno, come i perossidi; e azoto Idrogeno, come ammidi e ammine.
Tipi di stabilizzatori UV
Per inibire il processo di fotoossidazione e proteggere la plastica dai dannosi raggi UV, vengono utilizzati stabilizzanti UV. A seconda dello specifico stabilizzante UV utilizzato, la protezione UV può essere fornita in diversi modi. In generale, i tipi più comuni di additivi appaiono come assorbitori UV, tempra o HALS e in alcuni casi è possibile utilizzare più di un additivo per fornire il livello desiderato di stabilizzazione UV.
Assorbitori UV: con un apporto di luce sufficiente, i gruppi funzionali sensibili (chiamati cromofori) nel polimero generano radicali liberi attraverso una serie di reazioni. Come suggerisce il nome, questa forma di stabilizzante UV assorbe la radiazione UV per prevenire l'inizio di reazioni foto-ossidative. Una volta che il calore della luce UV viene assorbito, viene dissipato attraverso le catene polimeriche. Il nero è un eccellente assorbitore di raggi UV, quindi spesso vengono aggiunti vernici, coloranti o nerofumo elementare per proteggere i prodotti in plastica dai raggi UV. Anche i benzotriazoli e le idrossifeniltriazine sono esempi di assorbitori UV.
Quenchers: il processo di fotoossidazione coinvolge diverse reazioni che alla fine producono radicali liberi che reagiscono con più legami nella catena polimerica, distruggendo l'integrità della plastica. I quencher agiscono spegnendo l'energia generata durante la reazione di fotoossidazione e, quindi, vengono eccitati di nuovo allo stato fondamentale dove è meno probabile che propaghino la reazione di fotoossidazione che produce radicali liberi. I tempra al nichel sono un esempio di questa forma di stabilizzante UV.
HALS: Hindered Amine Light Stabilizer o HALS è uno stabilizzatore UV che bersaglia e intrappola i radicali liberi generati durante la foto-ossidazione, impedendo loro di reagire con la struttura del polimero. La struttura di HALS varia, ma di solito ha una struttura ad anello 2,2,6,6-tetrametilpiperidina.
