一、術語和定義
太陽光線中含有大量對有色物體有害的紫外光,其波長約290~460nm,這些有害的紫外光通過化學上的氧化還原作用 (Redox reaction),使顏色分子最后分解褪色。而使用紫外線吸收劑可以有效地防止或削弱紫外線對受保護的物體的破壞。
紫外線吸收劑是一種光穩定劑,能吸收陽光及熒光光源中的紫外線部分,而本身又不發生變化涂料在線coatingol.com。塑料和其他高分子材料在日光和熒光下,因紫外線的作用,產生自動氧化反應,導致聚合物的降解而劣化,使外觀及機械性能變壞。加入紫外線吸收劑后可選擇性地吸收這種高能量的紫外線,使之變成無害的能量而釋放或消耗。由于聚合物的種類不同,使其劣化的紫外線波長也不相同,不同的紫外線吸收劑可吸收不同波長的紫外線,使用時,應根據聚合物的種類選擇紫外線吸收劑。
二、相關標準 HG/T 5084-2016(2023)紫外線吸收劑 2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531) SN/T 5258-2020《涂料中UV-320和UV-328紫外線吸收劑的測定 高效液相色譜法》 SN/T 5259-2020《涂料中UV-320、UV-327、UV-328和UV-350紫外線吸收劑的測定 氣相色譜-質譜法》 三、紫外線吸收劑的分類與作用 紫外線吸收劑應該具備以下條件: ①可強烈地吸收紫外線(尤其是波長為290~400nm的紫外線); ②熱穩定性好,即使在加工中也不會因熱而變化,熱揮發性小; ③化學穩定性好,不與制品中材料組分發生不利反應; ④混溶性好,可均勻地分散在材料中,不噴霜,不滲出; ⑤吸收劑本身的光化學穩定性好,不分解,不變色; ⑥無色、無毒、無臭; ⑦耐浸洗; ⑧價廉、易得。 常用紫外線吸收劑類別 名稱 類別 作用 紫外線吸收劑327 苯并三唑類 吸收270~380nm紫外光 紫外線吸收劑531 苯酮類 吸收270~330nm紫外光 紫外線吸收劑1164 三嗪類 吸收300~380nm紫外光 光穩定劑622/UVG 受阻胺類 抗氧化、與紫外線吸收劑協同作用 苯并三唑類紫外線吸收劑是目前國內應用較多的一個品種,但三嗪類紫外線吸收劑的應用效果明顯優于苯并三唑類。三嗪類吸收劑具有優良的紫外線吸收性能,同時還具有其他優點,可廣泛應用于聚合物,有優良的熱穩定性,較好的加工穩定性、耐酸性。在實際應用中三嗪類紫外線吸收劑與受阻胺光穩定劑有很好的協同效應,當兩者共同使用時具有比它們單獨使用更好的效果。 四、幾種常見的紫外線吸收劑 (1) 鄰硝基苯胺、對甲苯酚的反應產物 外觀為無色或淡黃色結晶。能溶于汽油、苯、丙酮等多種有機溶劑。在水中溶解度極小,不被濃堿、濃酸分解。可以和重金屬離子化合成鹽。能吸收270~280nm波長的紫外線。熔點130~131℃。 主要用于聚酯、含氯聚酯、醋纖、聚氯乙烯、聚苯乙烯、有機玻璃、聚丙烯腈等樹脂中。在透明制品中的穩定性較著色制品更好。在制品中的用量為≤0.5%。 (2) 2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9) 淺黃色或白色結晶粉末。密度1.324g/cm3。熔點62~66℃。沸點150~160℃ (0.67kPa)、220℃ (2.4kPa)。溶于丙酮、酮、苯、甲醇、醋酸乙酯、甲乙酮、乙醇等大多數有機溶劑,不溶于水。在部分溶劑中的溶解度(g/100g,25℃)為溶劑苯56.2、正己烷4.3、乙醇(95%) 5.8、四氯化碳34.5、苯乙烯51.2、DOP 18.7。 作為紫外線吸收劑,適用于聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、不飽和聚酯、ABS樹脂、纖維素樹脂等多種塑料,最大吸收波長范圍為280~340nm,一般用量為0.1%~1.5%,熱穩定性好,在200℃時未分解。本品幾乎不吸收可見光,故適用于淺色透明制品。本品還可用于油漆和合成橡膠。 (3) 2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531) 淺黃色或白色結晶粉末。密度1.160g/cm3 (25℃)。熔點48~49℃。溶于丙酮、苯,乙醇、異丙醇,微溶于二氯乙烷,不溶于水。在部分溶劑中的溶解度(g/100g,25℃)為丙酮74、苯72、甲醇2、乙醇(95%) 2.6、正庚烷40、正己烷40.1,水0.5。 作為紫外線吸收劑,能夠強烈地吸收波長為270~330nm的紫外線,可用于各種塑料,特別是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS樹脂、聚碳酸酯、聚氯乙烯,與樹脂的相容性好,揮發性小。一般用量為0.1%~1%。與少量4,4-硫代雙(6-叔丁基對甲酚) 并用有良好的協同效應。本品還可用作各種涂料的光穩定劑。 (4) 2-(2'-羥基-3',5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑(UV-327) 作為紫外線吸收劑,其特性和用途與苯并三唑類UV-326相似,能強烈吸收波長為270~380nm的紫外線,化學穩定性好,揮發性極小。與聚烯烴的相容性好。特別適用于聚乙烯和聚丙烯。此外,還可用于聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、聚氨酯、不飽和聚酯、ABS樹脂、環氧樹脂、纖維素樹脂等。本品具有優良的耐熱升華性,耐洗滌性、耐氣體褪色性和機械性能保持性。與抗氧化劑并用為顯著的協同效應。要改善制品的熱氧穩定性。 (5) 單苯甲酸間苯二酚酯 白色結晶粉末。熔點132~135℃。松密度0.68g/cm3 (20%)。溶于丙酮和乙醇,微溶于苯、水、正庚烷等。 作為紫外光穩定劑,其效能與二苯甲酮類光穩定劑類似。主要用于聚氯乙烯、纖維素樹脂、聚苯乙烯,一般用量1%~2%。