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 20  专注高分子材料

抗紫外线、抗黄变

谈谈不同光稳定剂种类间组合使用的加成保护效果

       之前的文章有介绍过,用于有机高分子的光稳定剂主要产品类别有紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂、激发态猝灭剂、氢过氧化物分解剂等。这些不同种类的光稳定剂对提高聚合物涂层光稳定化都有不同程度的作用。在实际的涂层光稳定化配方中,技术人员常常将两种或多种不同机理的光稳定剂组合使用,以获得对涂层更有效、更持久的光稳定化效果,起到了1+1>2的加成效果。比较经典的组合是将紫外线吸收剂(UVA)与受阻胺光稳定剂(HALS)搭配使用。前者通过滤掉阳光中的有害紫外光,从源头保护涂层免受光氧化作用,但它自身在循环作用过程中难以避免地发生消耗性转变,出现退色、光解等不可逆转变,有效浓度逐渐降低,慢慢失去光稳定化作用。特别是在自由基和过氧化物作用下,酚类结构的UVA将首遭攻击,分子内氢键被破坏,丧失循环化解有害紫外线的功能。HALS通过清除涂层中的自由基和过氧化物,阻断光氧化历程,保持涂层光泽度,抑制黄变和脆化。但HALS产生的氮氧自由基本身有色,能够吸收紫外光,有发生光解消耗的几率。另外,HALS在涂层快速光老化过程中将丧失稳定作用,产生大量烷基过氧化物。UVA与HALS组合可发挥互补效应,起到互相保护的作用,UVA在滤掉有害紫外线的同时,也就保护了氮氧自由基,避免光解消耗。HALS清除自由基和氢过氧化物,使UVA免遭自由基和过氧化物的进攻。通过互补,UVA和HALS可以在涂层光老化过程中长时间维持足够高的浓度,强化光稳定效果。


       如左图是含苯乙烯单元的丙烯酸酯共聚物涂层在光老化过程中,膜内氮氧自由基浓度的变化情况。在仅含HALS的体系中,氮氧自由基在短时间内经历较高浓度后,迅速衰减至较低水平;而与苯并三唑类UVA组合体系,膜内氮氧自由光基可在较长时间内保持较高浓度。

       UVA单独作用下,对涂层的光稳定化效果往往不理想,这是因为它是基于吸光发挥功效的特点决定的。当与光稳定化效果较高的HALS组合后,光稳定化效果比较容易获得显著提高。








       如左图是紫外线吸收剂(UVA)与HALS组合使用对脂肪族聚氨酯涂层光稳定性的影响。在仅以苯并三唑UVA( Tinuvin234)作用的体系中,随光老化时间增加,氨酯键的损失速率只比空白样本略有降低;单独以HALS作用时,光稳定效果已得到急剧提高;当HALS 与等量UVA组合使用时,光稳定化效果进一步提高。


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