光稳定剂吸收紫外线的机理

1、光稳定剂吸收紫外线的反应机理20120483 材料1207班 文云娜 一、聚合物光降解现象一、聚合物光降解现象 聚合物光降解聚合物光降解 ：塑料和其它高分子材料，长期塑料和其它高分子材料，长期暴露在日光或短期置于强荧光下，由于吸收了紫暴露在日光或短期置于强荧光下，由于吸收了紫外光能量，引发了自动氧化反应，导致了塑料的外光能量，引发了自动氧化反应，导致了塑料的主要组分聚合物的降解，使得制品变色、发脆、主要组分聚合物的降解，使得制品变色、发脆、性能下降，以致无法再用。这一过程称光降解或性能下降，以致无法再用。这一过程称光降解或光老化。光老化。 二、聚合物光降解机理二、聚合物光降解机理 1 1、紫外

2、线吸收、紫外线吸收 太阳光对高分子材料的老化作用主要起因于其所太阳光对高分子材料的老化作用主要起因于其所含的紫外光。含的紫外光。 由太阳辐射出来的电磁波包含从由太阳辐射出来的电磁波包含从X X射线到远红外射线到远红外的连续光谱的连续光谱(0.7(0.710000nm)10000nm)。但在通过外空间和。但在通过外空间和高空大气层高空大气层( (特别是臭氧层特别是臭氧层) )后，后，290nm290nm以下的紫外以下的紫外光和光和3000nm3000nm以上的红外光几乎全部被滤除，实际以上的红外光几乎全部被滤除，实际到达地面的太阳波谱为到达地面的太阳波谱为290 290 3000nm 3000n

3、m。 2 2、发生光氧化降解反应、发生光氧化降解反应 聚合物分子吸收光能后，即被激发到电子激发态。聚合物分子吸收光能后，即被激发到电子激发态。电子激发态是不稳定的，它将会通过各种光物理和电子激发态是不稳定的，它将会通过各种光物理和光化学过程消散激发能。光化学过程消散激发能。 激发态分子如果未能及时通过光物理过程消散激发激发态分子如果未能及时通过光物理过程消散激发能，它将可能发生化学反应。能，它将可能发生化学反应。 链引发链引发： 氢过氧化物氢过氧化物ROOHROOH 羰基化合物，羰基化合物， C=0C=0 残留催化剂残留催化剂 电荷转移配合物电荷转移配合物 结果：产生自由基：结果：产生自由基：

4、 R R 、 RORO 、HOHO 以下是聚合物光降解反应的一般过程：以下是聚合物光降解反应的一般过程： 链增长链增长： R R O O2 2 RO RO2 2 RORO2 2 RHRH ROOH ROOH R R ROOH ROOH RO RO HOHO RORO RH RH ROH ROH R R HOHO RH RH H H2 2O O R R 链终止链终止：R R R R R RR RR R RORO ROR RORRORO RORO ROOR ROORRORO2 2 RORO2 2 非自由基产物非自由基产物R R HOHO ROH ROHRORO2 2 R R ROOR ROOR 光

5、稳定剂的分类光稳定剂的分类 1、按作用机理分类，可分为四类：、按作用机理分类，可分为四类： (1)光屏蔽剂光屏蔽剂，包括炭黑、氧化锌和无机颜料；，包括炭黑、氧化锌和无机颜料； (2)紫外线吸收剂紫外线吸收剂，包括水杨酸酯类、二苯甲酮包括水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类等有机类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类等有机化合物；化合物； (3)猝灭剂猝灭剂，主要是镍的有机络合物；主要是镍的有机络合物； (4)自由基捕获剂自由基捕获剂，主要是受阻胺类衍生物。主要是受阻胺类衍生物。 形成逐渐深入的四道防线，每一道都可抵御紫外形成逐渐深入的四道防线，每一道都可抵御紫外线。线。 紫外

6、线吸收剂紫外线吸收剂包括水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并包括水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类等有机化合物；三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类等有机化合物； 它可以它可以强烈地、选择性地吸收高能量的紫外光，强烈地、选择性地吸收高能量的紫外光，而而自身又具有高度的耐光性，自身又具有高度的耐光性，并以能量转换形式，将并以能量转换形式，将吸收的能量以热能或无害的低能辐射释放出来或耗吸收的能量以热能或无害的低能辐射释放出来或耗掉，从而防止聚合物中的发色团掉，从而防止聚合物中的发色团因因吸收紫外线能量吸收紫外线能量而而随随之之发生激发。具有这种作用的物质称为发生激发。具有这种作用的物质称为紫

7、外线紫外线吸收剂。吸收剂。 紫外线吸收剂紫外线吸收剂所包括的化合物类型比较广泛，但所包括的化合物类型比较广泛，但工业上应用最多的当属工业上应用最多的当属二苯甲酮类、水杨酸酯类二苯甲酮类、水杨酸酯类和苯并三唑类等。和苯并三唑类等。 紫外线吸收剂的应用为塑料的光稳定化设置了第紫外线吸收剂的应用为塑料的光稳定化设置了第二道防线。二道防线。COO HO RR=HCH3C12H 25NNXX=H ,ClR1=CH3C8H17, R2=H , H OR1R2N支支 链链 烷烷 基基邻邻 羟羟 基基 二二 苯苯 甲甲 酮酮邻邻 羟羟 基基 苯苯 并并 三三 唑唑或或支支 链链 烷烷 基基 化合物吸收化合物吸收紫外线效果紫外线效果与与邻羟基的个数邻羟基的个数有关，有关，邻邻羟基个数越多，吸收紫外线的能力越强，羟基个数越多，吸收紫外线的能力越强，不同取不