光稳定剂是一种提高高分子材料光稳定性的重要物质,能屏蔽紫外线光波,减少紫外线的透射作用;或强烈吸收高能量的紫外线(波长290~400μm),通过能量转换以热能形式或无害的较长波长的光释放能量;或迅速使已经被紫外线激发的高分子激发态猝灭,回到稳定的基态;或极其有效地捕捉因紫外光引发高聚物产生的游离基。这些机制共同作用于保护高分子材料免受紫外线破坏。
光稳定剂还具有多重功能,不仅可以保护高分子材料不受紫外线破坏,还能用于保护被包装物免受紫外线损害,并作为滤光器中的必要组分。它们几乎不吸收可引起塑料老化的紫外光,通过捕集这些光线产生的游离基,从而防止塑料老化。其中,受阻胺目前仍然是最重要的光稳定剂(游离基捕获剂),其作用机理如下:在O2的作用下生成对光稳定的N—O游离基,与由塑料本身产生的自由基R相结合,阻止了导致塑料老化的连锁反应。
常用的光稳定剂主要分为五类,包括紫外线吸收剂、先驱型紫外线吸收剂、消光效应剂、游离基捕捉剂和光屏蔽剂。这些类别涵盖了广泛的应用场景,如外墙建筑涂料等。
建筑涂料的原辅材料直接受到紫外线照射和空气中的湿气及其他因素侵蚀的外墙涂料,在紫外线作用下会发生物理性能下降的现象。向涂料中添加光稳定剂能够延缓或抑制这种老化过程,提高涂膜耐候性及延长使用寿命,这对建筑涂料尤为重要。
不同树脂在紫外线下的耐老化学性质各异,例如丙烯酸酯树脂类、聚氨酯类等具有很好的耐光老化性,而氯化橡胶、聚醋酸乙烯、聚氯乙烯和过氯乙烯则较差。因此,在选用外墙涂料时应避免使用这些树脂。
常用的光稳定剂主要包括三类:紫外线吸收剂、紫外光猝灭剂及紫外光屏蔽剂。紫外线吸收剂能有选择地强烈吸收紫外线,将所吸收的能量转化为热能或次级辐射能(荧光),从而保护材料不被破坏;常见的品种包括邻羟基二苯甲酮类、水杨酸酯类和邻羟基苯并三唑类等。
紫外光猝灭剂的作用在于在光化学反应发生前转移聚合物中受紫外线照射激发而处于激发态分子的能量,使其恢复到稳定的基态,避免聚合物的光老化。常用的猝灭剂是有机镍化合物。
光屏蔽剂能在紫外线辐射之前吸收、散射和反射紫外线,涂料中的氧化锌、氧化铁、氧化铬、炭黑及酞菁系列颜料等都能起到这一作用。
用途受阻胺光稳定剂
这种光稳定剂适用于聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚甲醛、聚酰胺及聚酯弹性体等多种材料。
光稳定剂622
光稳定剂622是一种高分子光稳定剂,可与多种官能团结合。它广泛应用于低密度聚乙烯薄膜、聚丙烯胶带、EVA膜、ABS、PP纤维、PE、聚甲醛、聚酰胺、聚氨酯、PVC共混材料以及聚苯乙烯、橡胶和粘胶中。由于其特殊的结构和大分子量(3000),它还能用作紫外线吸收剂,且在农用薄膜中的推荐用量为0.2%。此外,它还可以作为抗氧化剂及聚合物的热稳定剂,在电影和纤维中也有应用价值。