紫外线吸收剂的分类与反应机理

紫外线吸收剂优先吸收入射的紫外线辐射, 从而保护聚合物免受辐射。紫外线吸收剂本身不会迅速降解, 但它们会将紫外线能量转化为无害的热能, 并在整个聚合物基体中消散。由于吸收过程的物理限制, 紫外线吸收剂的有效性受到限制, 它们的吸收能力取决于对高浓度的添加剂和聚合物厚度的需要, 然后才能充分吸收。有效地延缓光降解。然而, 高浓度的添加剂将是不经济的和技术上有限的, 而许多应用 (如聚烯烃) 在非常薄的部分, 如薄膜和纤维。苯甲酮透明聚烯烃系统良好的通用型紫外线吸收剂, 也可以用于色素化合物。苯并三唑主要用于聚苯乙烯。这两种也可以用于聚酯。浓度通常是 0.25-1. 0%。

紫外线吸收剂分类

紫外线吸收剂的主要功能是在聚合物中具有发色基团时吸收紫外线, 目的是在发色基团有机会形成之前，过滤出对聚合物有害的紫外光。首先, 紫外线吸收剂必须在290和 350 nm 范围内发挥作用。紫外线吸收剂的目的是吸取有害的紫外线, 并迅速将其转化为无害的热量。在此过程中, 吸收的能量被转化为分子成分的振动和旋转能量。为了使紫外线吸收剂有效, 这一过程的发生必须比基体内的相应反应更快, 而且在能量转换过程中, 无论是紫外线吸收剂还是它打算稳定的聚合物都不会被破坏。最重要的紫外线吸收体是:

a) 2-(2 羟基苯基)-苯并三唑

b) 2-羟基-苯甲酮

c) 羟基苯基三嗪

每一个紫外线吸收剂组都可以用典型的吸收和透射光谱来表征。

紫外线吸收剂反应机理

紫外线吸收剂的有效性不仅取决于它们的吸收特性, 而且最重要的是由朗伯-比尔定律决定。

消光E取决于波长, 可以被看作是对紫外线吸收剂的稳定或筛选效果的量度。换言之, E越大, 紫外光屏蔽和稳定效应越好-在假设紫外线吸收剂本身并没有被光线所破坏。因此, 消光E依赖于聚合物中的紫外线吸收剂的消光系数、浓度c, 以及无色聚合物的薄膜厚度d。

为了使紫外线吸收剂有效, 它必须比聚合物更好和更快地吸收紫外光, 它意味着在副反应被触发之前稳定和消散吸收的能量。这意味着, 以紫外光的形式吸收的能量的转换必须在单体态状态下进行。系统间交叉 (过渡 S1 至 T1), 因此必须排除磷光。

与光稳定剂协同效应

紫外线吸收剂不能全部吸收产品暴露时受到的紫外线辐射。一些紫外线辐射会穿透表面。正因为如此, 光稳定剂被使用于聚合物中。这些分子通过清除任何形成的自由基而起作用-这与紫外线吸收剂不同, 紫外线吸收剂通过来阻止自由基的形成。大多数配方将使用吸收剂和光稳定剂的组合。紫外线吸收剂与光稳定剂 的协同组合是聚合物稳定的方法。紫外线吸收剂服从朗伯比尔定律是

因此, 吸光度与 UVA 的浓度 (320 至400纳米 (用于固化)、其摩尔吸收率 (消光系数) 和路径长度 (涂层厚度) 呈线性相关。光稳定剂是自由基清除剂, 不受比尔定律的控制, 在系统中的任何地方工作。