Prawie wszystkie tworzywa sztuczne łatwo ulegają degradacji pod wpływem światła ultrafioletowego, takiego jak światło słoneczne lub świetlówki. Ta degradacja może wystąpić podczas przetwarzania lub po oddaniu produktu do użytku, a jej objawami są kruchość, odbarwienie i utrata właściwości fizycznych, takich jak udarność, wytrzymałość na rozciąganie i kolor, które przyczyniają się do skrócenia żywotności tworzyw sztucznych. Promienie UV Codziennym przykładem degradacji są krzesła ogrodowe, które z czasem odbarwiają się i stają się kruche z powodu niszczenia plastiku.
Dodatki stabilizujące UV to związki dodawane w celu zwalczania psucia się tworzyw sztucznych i znacznego wydłużenia żywotności produktu końcowego. Stabilizatory UV są dodawane w bardzo małych ilościach, zazwyczaj {{0}},1 – 0,5 procent polimeru. Dodatki te często można łączyć z polimerem bazowym podczas procesu produkcyjnego lub przygotowywać jako część przedmieszki. Na rynku dostępnych jest wiele dodatków do stabilizacji UV, w tym stabilizator Amcor z inhibitorem UV Amshield.
Co to jest fotoutlenianie?
Degradacja tworzyw sztucznych spowodowana promieniowaniem UV jest wynikiem procesu chemicznego zwanego fotoutlenianiem lub fotodegradacją. Światło UV degraduje istniejące wiązania chemiczne w łańcuchu polimeru, osłabiając tworzywo sztuczne poprzez zmniejszenie jego masy cząsteczkowej, co skutkuje utratą wytrzymałości i innymi niepożądanymi objawami, jak omówiono wcześniej. Degradacja molekularna, taka jak fotoutlenianie, często powoduje uszkodzenia tworzyw sztucznych, dlatego ważne jest zrozumienie tych procesów i sposobów ich unikania!
Odporność na promieniowanie UV niezabezpieczonych polimerów różni się w zależności od struktury i składu. Niektóre tworzywa sztuczne są bardziej podatne na fotoutlenianie ze względu na swoją strukturę i grupy funkcyjne. Wiązania najbardziej podatne na fotoutlenianie obejmują wiązania węgiel-azot, takie jak nitryle, amidy i aminy; wiązania węgiel-tlen, takie jak etery, estry, ketony, kwasy karboksylowe itp.; wiązania węgiel-chloro; wiązania tlen-tlen, takie jak nadtlenki; i azot Wodór, taki jak amidy i aminy.
Rodzaje stabilizatorów UV
Aby zahamować proces fotoutleniania i chronić tworzywo przed szkodliwym promieniowaniem UV, stosuje się stabilizatory UV. W zależności od konkretnego zastosowanego stabilizatora UV, ochrona przed promieniowaniem UV może być zapewniona na różne sposoby. Ogólnie rzecz biorąc, najpowszechniejsze rodzaje dodatków pojawiają się jako pochłaniacze UV, wygaszacze lub HALS, aw niektórych przypadkach można zastosować więcej niż jeden dodatek, aby zapewnić pożądany poziom stabilizacji UV.
Absorbery UV: Przy wystarczającej ilości światła wrażliwe grupy funkcyjne (zwane chromoforami) w polimerze generują wolne rodniki w szeregu reakcji. Jak sama nazwa wskazuje, ta forma stabilizatora UV pochłania promieniowanie UV, zapobiegając zapoczątkowaniu reakcji fotooksydacyjnych. Po wchłonięciu ciepła ze światła UV jest ono rozpraszane przez łańcuchy polimerowe. Czerń jest doskonałym pochłaniaczem promieniowania UV, dlatego często dodaje się farby, barwniki lub sadzę pierwiastkową w celu ochrony produktów z tworzyw sztucznych przed promieniami UV. Przykładami absorberów UV są również benzotriazole i hydroksyfenylotriazyny.
Wygaszacze: proces fotoutleniania obejmuje kilka reakcji, które ostatecznie wytwarzają wolne rodniki, które reagują z wieloma wiązaniami w łańcuchu polimeru, niszcząc integralność tworzywa sztucznego. Wygaszacze działają poprzez wygaszenie energii generowanej podczas reakcji fotoutleniania i dlatego są wzbudzane z powrotem do stanu podstawowego, w którym jest mniej prawdopodobne, że propagują reakcję fotoutleniania, w wyniku której powstają wolne rodniki. Przykładem tej formy stabilizatora UV są wygaszacze niklu.
HALS: Hindered Amine Light Stabilizer lub HALS to stabilizator UV, który celuje i zatrzymuje wolne rodniki powstające podczas fotoutleniania, zapobiegając ich reakcji ze strukturą polimeru. Struktura HALS jest różna, ale zwykle ma strukturę pierścienia 2,2,6,6-tetrametylopiperydyny.
