什么是光稳定剂？它有哪些种类？

光稳定剂（英文名称Light stabilizer；photostabilizer）是高分子制品（例如塑料、橡胶、涂料、合成纤维）的一种添加剂，它能屏蔽或吸收紫外线的能量，猝灭单线态氧及将氢过氧化物分解成非活性物质等功能，使高分子聚合物在光的辐射下，能排除或减缓光化学反应可能性，阻止或延迟光老化的过程，从而达到延长高分子聚合物制品使用寿命的目的。[1]

光稳定剂按作用机理可分为以下几类：

（1）光屏蔽剂：这是一类能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入高分子内部，从而起到保护高分子的作用。光屏蔽剂有碳黑、氧化钛等无机颜料和酞菁蓝、酞菁绿等有机颜料，其中碳黑屏蔽效果。

（2）紫外线吸收剂：它的作用能有效地吸收波长为290~410nm的紫外线，而很少吸收可见光，它本身具有良好的热稳定性和光稳定性。按其化学结构主要可以分为：邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、三嗪类、取代丙烯腈类。作为辅助光稳定剂和受阻类光稳定剂共同使用，尤其是用在聚烯烃或涂料中。

（3）猝灭剂：可以接受塑料中发色团所吸收的能量，并将这些能量以热量、荧光或磷光的形式发散出去，从而保护聚合物免受紫外线的破坏。它对聚合物的稳定效果很好，多用于薄膜和纤维。主要是一些二价的有机镍螯合物。有机镍光稳定剂具有良好的性能，但因重金属离子的毒性问题，可能被其他无毒或低毒猝灭剂取代。

（4）自由基捕获剂：这类光稳定剂能捕获高分子中所生成的活性自由基，从而抑制光氧化过程，达到光稳定目的。主要是受阻胺光稳定剂（HALS）。是最有前途的一类新型高效光稳定剂，在国际上年平均需求增长率为20%~30%。

（5）氢过氧化物分解剂：是受阻胺类光稳定剂中的一种。聚合物在贮存和加工期间能产生氢过氧化物，导致聚合物的光氧化降解，氢过氧化物分解剂能就能够分解过氧化物，生成稳定的氮-氧自由基，并进一步捕获自由基，从而抑制聚合物降解。

紫外线对聚合物的破坏作用

太阳光是一种电磁波，在其通过空间和臭氧层时，290nm以下和3000nm以上的射线几乎都被滤除，实际到达地面的为290nm~3000nm的电磁波，其中波长范围为400~800nm（约占40%）的是可见光，波长约为800~3000nm（约占55%）的是红外线，而波长约为290~400nm（仅占5%）的是紫外线。

太阳光中的紫外线是对高分子材料产生老化作用的主要原因。紫外线虽然仅占太阳光的5%左右，但是能量却很大。高分子聚合物制品吸收紫外线后，足以能引发聚合物自我氧化、降解，破坏聚合物的化学键，使其断裂、交联，导致高分子聚合物制品颜色等外观和物理力学性能发生恶变，强度降低、寿命缩短。这一过程称为光氧化还原或光老化作用。

紫外线也能穿过人的皮肤表层，破坏皮肤细胞，使皮肤逐渐变硬而失去弹性，出现皱纹和加快衰老。[1]

光稳定剂的作用机理

光稳定剂因自身结构和品种的不同而有不同的功能。有的可以屏蔽、反射紫外线或吸收紫外线并将其转化为无害的热能；有的可猝灭被紫外线激发的分子或基团的激发态，使其回复到基态，排除或减缓了发生光氧化还原反应的可能性；有的因捕获因光氧化还原产生的自由基，从而阻止了导致制品老化的自由基反应，使制品免遭紫外线破坏。

工业上对光老化的有效防止和阻缓，多以两种以上有不同作用机理的光稳定剂复配，对不同波段紫外线进行吸收。可以起到单一光稳定剂所无法达到的效果。

防晒化妆品中所加入的紫外线吸收剂，其防晒机理也是基于分散或吸收入射到皮肤表面上的紫外线，从而使皮肤避免或减少受到紫外线伤害。[1]

光稳定剂的不足之处

就现有的光稳定剂存在以下不足:

（1）光屏蔽剂防护效果好、价格低，但具有遮光性和着色性，仅适用于不透明材料；

（2）紫外线吸收剂具有广泛的适用性，但由于其防护效果不能有效地保护制品表面和薄制品，与此同时，因属纯有机化合物，还存在易挥发、喷霜、迁移、被溶剂抽出等缺点，这不但影响了其效能发挥的持久性，同时也导致污染环境；

（3）激发态淬灭剂和氢过氧化物分解剂光稳定性能高、挥发性低、喷霜和迁移小并耐抽出，能有效地保护制品表面和薄制品。但色深、毒性和环境污染大、高温时会分解变色，与含硫添加剂存在对抗作用；

（4）自由基捕获剂色浅、光稳定效能突出、也能有效地保护制品表面和薄制品，但由于具有碱性，与酸性基质、添加剂存在对抗作用、酸性环境会使其性能受到影响，与此同时，与紫外线吸收剂一样，因属纯有机化合物，也存在易挥发、喷霜、迁移、抽出等缺点。

光稳定剂的选用条件，主要包括：

在实际应用中，光稳定剂的选用往往并不容易，一般可以关注一下几点：

（1）根据聚合物的敏感波长，选用在此波长范围内有尽可能提高吸收系数的品种。

（2）必须考虑其他添加剂，如抗氧剂、热稳定剂、润滑剂、着色剂等对光稳定剂效能的影响，不应使其降低光稳定剂的效果。

（3）有些光稳定剂有一定毒性就在该稳定剂用于何类制品时要慎加考虑它不应当加入接触食品的塑胶原料产品。

怎样正确地选用光稳定剂呢？

光稳定剂的选用决定于多种因素，主要有聚合物对紫外线的敏感波长、紫外线稳定剂的吸收波长范围、加入量、制品的厚度、颜色、与其它助剂的作用等，当然也要考虑经济效益等。

1.聚合物对紫外线的敏感波长 这是聚合物本身所特有的。选用光稳定剂时，应选用易于吸收或反射这部分敏感波长的稳定剂，以使聚合物稳定而不易光老化。所以，首先应弄清聚合物的敏感波长，否则会造成盲目选用。

2.吸收波长 在选用光稳定剂时，还要考虑各种聚合物的敏感波长与紫外线吸收剂的有效吸收波长范围是否一致，一致时方能选用。

3.与其它助剂的配合 由于紫外线吸收剂吸收光能后，增加了制品发热的可能性，因此必须考虑同时加入抗氧剂和热稳定剂。这就要求三者具有协同作用(一般可通过试验决定)。如光屏蔽剂氧化锌可以提高聚丙烯的户外使用寿命，若与主抗氧剂1010、辅助抗氧剂DSTP和紫外线吸收剂三嗪并用，效果更好，并有很好的协同作用。又如炭黑光屏蔽剂与硫代酯类抗氧剂配合应用于聚乙烯的稳定中，有优良的协同作用，效果好;而与胺类、酚类抗氧剂并用时，就会产生对抗作用，彼此削弱原有稳定效果，故不能搭配在一起。据报导，紫外线吸收剂不能与硫醇有机锡并用，否则会产生对抗作用，失去对聚合物的光稳定作用。

有时加入一种光稳定剂不能满足要求时，可考虑加入二种以上的光稳定剂，在选用时也需考虑它们之间的作用。

4.厚度和用量 从理论上讲，只有当制品表面光吸收剂数量相同时，吸收程度才相等，即是说对厚制品或薄制品使用浓度都一样。而实际上并非如此，薄制品和纤维要求加入的紫外线吸收浓度较高;而厚制品的则较低。

参考资料：

1.化学化工大辞典上：化学工业出版社，2003