光稳定剂

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紫外线吸收剂的特点及现状
太阳辐射的电磁波在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。

光稳定剂的作用机理因自身结构和品种的不同而有所不同。

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。

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。

紫外线吸收剂具有广泛的适用性,但由于其防护效果受制于朗伯一比耳定律,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。

它的作用机理在于能强烈地吸收聚合物敏感的紫外光,并能将能量转变为无害的热能形式放出。

紫外线吸收剂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。

UV A按化学结构主要可以分为5类: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。

UV A长作为辅助光稳定剂和受阻类光稳定剂共同使用,尤其在聚烯烃或涂料中更是如此。

紫外线吸收剂是光稳定剂中使用最早、用量最大的一类,按化学结构,紫外线吸收剂主要有:苯并三哇类、邻经基二苯甲酮类、三嗦类、取代丙烯睛类、水杨酸酉旨类。

(1)苯并三哇类
苯并三哩类吸收紫外光的机理如下:
苯并三哇分子吸收紫外光后,经电子重排成激发态苯并三哩,再通过放热转化为苯并二哇分子。

苯并三哩类紫外光吸收剂的代表性品种有Tinuvin P,Tinuvin 326,Tinuvin 327 ,Tinuvin 328、Tiuuvin 571等。

其中UV-326是一种用于聚烯烃、ABS,聚醋等
树脂的优良的光稳定剂[[4],与受阻胺光稳定剂(HALS)有协同效应。

由于该产品工艺路线长,技术含量高,工业化的难度较大,长期以来国内未形成规模生产,20世纪70年代和80年代,天津合成材料研究所对于该类产品的关键工序还原闭环反应进行了比较深人的研究和探索。

1987年与兰化公司有机厂合作进行了巧t/a的中间试验,近年已建成了生产装置,产品供应国内市场和出口。

(2)邻经基二苯甲酮类
邻经基二苯甲酮类的紫外光吸收机理与苯并三哇类似,具体如下:
二苯甲酮类光稳定剂吸收290400 nm的紫外光,且与大多数树脂具有良好的相容性,因此被广泛用于高分子材料中。

代表性品种如下:
(3)三嗪类
邻轻基苯基三嗓类衍生物是一类高效的吸收型光稳定剂.对280380 nm的紫外光有较高的吸收系数。

具体的品种有三嚓-S,Tinuvin 400,Cya-sorb UV 1164 ,Tinuvin 1577等。

(4)取代丙烯腈类
取代丙烯睛类仅能吸收310320 nm的紫外光,但由于不含酚基,具有良好的化学稳定性,代表品种有Uvinul N -539,Uvinul N -35 ,UV -ab-sorber 317等。

(5)水杨酸醋类
水杨酸醋类是最早使用的芳醋类光稳定剂吸收紫外光能力差,只能吸收340 nm以下紫外光。

且经光照后易发生邻位重排,使制品泛黄。

品种有BAD,TBS,OPS等。

(6)其他
山西化工研究院最新研制的UV-418是一种新型紫外线吸收剂}a},能够强烈吸收紫外线,最大吸收波长为326 nm,同其他传统的紫外线吸收剂相比,具有相对分子质量大、不易挥发、耐抽出、易加工等特点。

另外,UV-418与受阻胺光稳定剂配合使用,可发挥出优异的光降解保护作用。

山西化工研究院的UV-419是一种全新结构的紫外线吸收剂,它能强烈吸收紫外光谱中低波(即U V-B ),最大吸收波长为308 nm。

同传统的轻基取代苯并三哩或二苯甲酮相比,UV-419显示出更高的紫外线吸收率,从而最大限度地对聚合物的光降解提供保护。

同时,UV-419外观为白色,不会造成聚合物的着色,这是传统紫外线吸收剂无法达到的。

另外,UV-419与传统的受阻胺光稳定剂配合.表现出极佳的协同效果。

光稳定剂的发展趋势:
1、受阻胺光稳定剂的研究
2、高相对分子质量化趋势
3、多功能化趋势
4、反应性光稳定剂趋势
参考文献:
[1]:由宏君、刘聚民:光稳定剂的特点,当代化工,[J],2004,(33),5
[2]:瞿勇、林衍华、胡云光:中国石化上海石油化工研究所,[J],2012,(08)
[3 ]:李杰、夏飞、孙书适:国内塑料光稳定剂开发与生产概述,[J],2006,(59),5。