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紫外线吸收剂的原理、分类分别是什么?
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2024-12-02 | 6 次浏览 | 分享到:
二苯甲酮类紫外线吸收别是紫外线吸收剂中应用广泛的一类。这类紫外线吸收剂对uV—A、uV—B、uV—C都有较慢的吸收作用。分子中的酮基与羟基能生成内在氢键,构成丁一个螯合环。它在吸收丁紫外线光能量后,发生分子的热振动,内在氢键破坏,螯合环打开。

一、紫外线吸收剂的原理:

  1、二苯甲酮类

  二苯甲酮类紫外线吸收别是紫外线吸收剂中应用广泛的一类。这类紫外线吸收剂对uV—A、uV—B、uV—C都有较慢的吸收作用。分子中的酮基与羟基能生成内在氢键,构成丁一个螯合环。它在吸收丁紫外线光能量后,发生分子的热振动,内在氢键破坏,螯合环打开。把紫外光的能量变成热能而释放出来另外,分子中的羰基会被吸收的紫外光能所激发,产生互变异构现象。生成烯醇式结构。这也消耗了一部分能量。在这类紫外线吸收剂中,分子内在氢键的强度与其光稳定的效果有关。氧键越强,破坏它所需的能量越大,吸收耗去的紫外光能量越多,效果则好了,反之亦然。稳定效果还与苯环上烷氧基链的长短有关,如果长与聚合物相容性好,稳定效果刚好。在二苯甲酮类紫外线吸收剂中,在羰基的邻位含有个羟基,否则不能形成内在氢键一就不能作为紫外线吸收剂。具有一个邻位羟基的紫外线吸收剂可吸收290~380~m 的紫外线,而几乎不吸收可见光,也不会着色,对高分子聚合物的相容性也好。若在羰基的邻位具有二个羟基,则可吸收300~400fzm 的紫外线,也吸收部分可见光。由于吸收了可见光,使其互补光不平衡,使加入此紫外线吸收剂的物品呈现黄色,与高分子聚合物的相容性也差,因此其用途就小。虽然不具有邻羟的二苯甲酮也有吸收紫外线的能力,但它受光照后会引起自身分解,故不宜用作紫外线吸收剂。

  2、苯并三唑类

  苯并三唑类紫外线吸收剂其作用机理与二苯甲酮类相似。苯并三唑类对紫外线的吸收范围较广,可吸收波长为300~400~m 的光。而对400~m 以上的可见光几乎不吸收,因此制品不会泛色。

  3、三嗪类

  其作用机理据推墁I也是按顺一反异构化,使光的能量转换戒无害的能量而释放出来。丙烯腈取代物类紫外线吸收剂能吸收290~ 320Fm的紫外光,也不吸收可见光,不会使施加物体泛色。三嚎类紫外线吸收剂能吸收300~400~m的紫外光。紫外线吸收剂能吸收波长在400~m以下的助色基因(如一NH、一OH、一SO H、一cOOH 等)和发色基团(如C:N,N:N,N:O,C:O等)。

  它们都是连接芳香核上面,有机镍也可作为紫外线吸收剂,但一般把它归类于猝灭剂(又称减活剂或消光剂,或称激光态猝灭0、能量猝灭剂),其吸收紫外线的能力较上连者低,但能防止聚合物围吸收紫外线而产生的游离。

  二、紫外线吸收剂的分类:

  1。二苯甲酮类 

  二苯甲酮类紫外线吸收剂都是邻羟基二苯甲酮的衍生物,有单羟基、双羟基、三羟基、四羟基等衍生物,此类紫外线吸收剂被广泛用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS、聚苯乙烯、聚、酰胺等高聚物以及纺织材料的后整理,这类紫外线吸收剂与大多数高聚物的相容性好。对光、热稳定性良好。在2D0℃时不分解,但升华性强,可用于油漆、塑料,加入量为0.1~0.5 。

  2。苯并三唑类 

  苯并三唑类紫外线吸收剂的性能比二苯甲酮类优良,能强烈地吸收310~385pm的紫外光,几乎不吸收可见光。其稳定性也好,但价格较贵。

  uv—P能吸收波长270~ 380nm的紫外光,几乎不吸收可见光,初期着色性小。主要用于聚氯乙烯、聚苯乙烯、不饱和聚 酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、ABS等制品,特别适用于无色透明和浅色 制品。但不耐皂洗,因为它能溶于碱性肥皂中,使纤维颜色变黄。uV一326能有效地吸收波长为270~380nm的紫外光,主要用于聚烯烃、聚氯乙烯、不饱和聚酯、聚酰胺、环氧树脂、ABS、聚氨酯等制品。它的稳定效果很好。对金属离子不敏感、挥发性小,有抗氧作用,初期易着色。uV一327能强烈 吸收波长为270~300nm的紫外光,适用于聚乙烯、聚丙烯,也适用于聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯,聚甲醛聚氨酯、ABS、环氧树脂等。其化学稳定好,挥发性小、毒性小、与聚烯烃相容性好。uV一54l1吸收紫外线光范围较广,吸收峰值为345nm在乙醇中)广泛用于聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、不饱和聚酯、硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、ABS等中。其挥发性小,初期着色性不大。

  3。三嗪类 

  三嗪类紫外线吸收剂,对280~ 380nm的紫外光有较高的吸收能力。较苯并三唑类稳定剂吸收能力,是一类效率高的吸收型光稳定剂,它是2一羟基苯基三嗪衍生物,在邻位上含有羟基。这类化合物吸收紫外线效果与邻羟基的个数有关,邻羟基个数越多,吸收紫外线的能力越强。引入不同取代基。能降低均三嗪环的碱性,但提高了化合物的耐光坚牢性及与树脂的相容性其敬果优于常用的紫外线吸收剂uV一9 uV一531、uV一327。其缺点是与高聚物的相容性差,而且还会使施加物着色。

  三嗪类紫外线吸收剂是发展相对较晚的一类产品。二苯甲酮类使用时容易挥发,而且光稳定性低,易被氧化,其应用也有一定的限制;苯并三唑类紫外线吸收剂相对分子质量较小,在高分子材料加工中容易通过向表面迁移、挥发而引起损失,从而降低了其在高分子材料中的浓度,导致保护作用的减弱。三嗪类紫外线吸收剂因其效率高、耐高温、色泽浅、相容性好等特点,作为新型光稳定剂具有良好的发展前景,其中的代表为2-(2’-羟基苯基)-1,3,5-三嗪类。

  目前国内在这一领域的研究较少,且生产技术和工艺不成熟,市场化产品主要有UV-1577、UV-1164、UV-400、三嗪-5等。BASF拥有多项三嗪类专利产品,有引入联苯基团的系列产品,如Tinuvin 1600(如下图)、Tinuvin 479等,联苯基团的引入,加大了体系的共轭效应,使化合物的吸收波长红移;有的含有一个或两个α-或β-键合的萘基基团(参考专利:CN1298775C),已发现2-羟基苯基-4-萘基-1,3,5-三嗪类特定化合物令人惊奇地具有特别好的稳定剂性质。

  紫外线吸收剂能强烈地、选择性地吸收高能量的紫外线,并以能量转换形式,将吸收的能量以热能或无害的低能辐射释放出来耗掉,从而避免损害皮肤和防止高分子聚合物因吸收紫外线能量而发生激发并进而发生光物理及光化学分解。