光稳定剂的作用机制和分类

1、光稳定剂的作用机制和分类 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2903000nm的电磁波，其中波长范围为400800nm(约占40)的是可见光，波长为8003000nm(约占55)的是红外线，而波长为290400nm(仅占5)的是紫外线。 这些有害的紫外线通过化学上的氧化还原作用，危害人体健康，皮肤被紫外线照耀后会损害dna，当dna遭遇破坏，细胞会死亡或是进展成不能控制的癌细胞。例如：波长200280nm短波紫外线(简称uvc)短时光照耀即可灼伤皮肤，长久或高强度照耀还会造成皮肤癌；波长280320nm的中波紫外线(简称u

2、vb)，极大部分被皮肤表皮所汲取，不能再渗入皮肤内部，但对皮肤可产生剧烈的光损伤，被照耀部位真皮血管扩张，皮肤可浮现红肿、水泡等症状。长期照耀，皮肤会浮现红斑、炎症、皮肤老化，严峻者可引起皮肤癌；波长320400nm的长波紫外线(简称uva)，对衣物和人体皮肤的穿透性远比中波紫外线要强，可达到真皮深处，并可对表皮部位的黑色素起作用，从而引起皮肤黑色素沉着，使皮肤变黑。因而长波紫外线也被称做“晒黑段”，长波紫外线虽不会引起皮肤急性炎症，但对皮肤的作用缓慢，可长久堆积，是导致皮肤老化和严峻伤害的缘由之一。 涂料、塑料、橡胶、合成纤维等制品裸露在日光下，其汲取光的基团受到激发而生成自由基，若有氧存在

3、，聚合物同时也被氧化(光氧化)。聚合物的光老化过程事实上陪同着自动氧化反应，光氧化降解是光老化的主要反应过程。而紫外线是引发聚合物光老化的主要因素，按照光量子理论，在290400nm范围的紫外线所具有的能量普通高于高分子链上各种化学键断裂所需要的能量，且短波紫外线还会使聚合物的分子或基团汲取光能，使分子或基团处于高能状态，导致高分子化学结构发生断键、断链等“光致化学降解”。 凡能屏障或抑制光氧化还原或光老化过程而加入的一些物质称为光稳定剂。光稳定剂的作用机制因自身结构和品种的不同而有所不同，可分为四类。 (1)光屏蔽剂它可以屏蔽、反射或汲取紫外线并将其转化为无害的热能，就像在物品和光辐射之间设

4、置了一道屏障，使光不能挺直辐射到物品的内部，令物品内部不受紫外线的危害，从而有效地抑制光氧化降解。 (2)紫外线汲取剂它的作用机制在于能剧烈地汲取聚合物敏感的紫外线，并能将能量改变为无害的热能形式放出。 (3)猝灭剂可以接受塑料中发色团所汲取的能量，并将这些能量以热量、荧光或磷光的形式发散出去，使其回到基料，使其回复到基态，排解或减缓了发生光氧化还原反应的可能性。 (4)自由基捕捉剂因捕捉因光氧化还原产生的自由基，从而阻挡了导致制品老化的自由基反应，使制品免遭紫外线破坏。 挑选光稳定剂应考虑以下因素：能有效地汲取290400nm波长的紫外线，或能猝灭激发态分子的能量，或具有捕捉自由基的能力；自

5、身的光稳定性及热稳定性好，相容性好，用法过程中不渗出；耐水解、耐水和其他溶剂抽提，挥发性低，污染性小，无毒或低毒，价廉易得。 光稳定剂的选用打算于多种因素，主要有聚合物对紫外线的敏感波长，紫外线稳定剂的汲取波长范围、加入量、制品的厚度、色彩、与其他助剂的作用及经济效益等。 聚合物对紫外线的敏感波长是聚合物本身所特有的。选用光稳定剂时，应选用易于汲取或反射这部分敏感波长的稳定剂，要考虑各种聚合物的敏感波长与紫外线汲取剂的有效汲取波长范围全都，以使聚合物稳定而不易光老化。 因为紫外线汲取剂汲取光能后增强了制品发热的可能性，因此必需考虑同时加入抗氧化剂和热稳定剂，这就要求三者具有协同作用。 炭黑光屏

6、蔽剂与硫代酯类抗氧化剂协作应用于聚乙烯的稳定中，有优良的协同作用、效果好；而与胺类、酚类抗氧剂并用时，就会产生对抗作用，彼此减弱原有稳定效果，故不能搭配在一起。紫外线汲取剂不能与有机锡并用，否则会产生对抗作用，失去对聚合物的光稳定作用。 此外，各类光稳定剂都有各自不同的作用机制，在实际应用中，有时加入一种光稳定剂不能满足要求时，可考虑加入两种或几种不同作用原理的光稳定剂，以取长补短，得到增效光稳定合剂。若将几种紫外线汲取剂复合作用时，其效果比单用有很大提高；又如紫外线汲取剂常与猝灭剂并用，光稳定效果显著地提高。 再有，从理论上讲，惟独当制品表面光汲取数量相同时，汲取程度才相等，即是说对厚制品或薄制品用法浓度一样。而事实上并非如此，薄制品和纤维要求加入的紫外线汲取浓度较高；而厚制品的则较低。这是因为制品愈厚，紫外线透入到一定深度后，即被彻低汲取，被内外层承受了，所以耐光性愈好，所需的浓度愈低；同时加入到塑料中的紫外线汲取剂，因为蔓延作用，往往都会集中在聚合物外表的非结晶区内，所以表面层实际的