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                  教你學會如何挑選光穩定劑
                  [ 時間:2022-04-29 閱讀:3060次 ]
                  教你學會如何挑選光穩定劑

                  光穩定劑作為高分子制品(例如塑料、橡膠、涂料、合成纖維)的一種添加劑,能夠屏蔽光線、吸收并轉移光能量、猝滅或捕獲自由基,使高分子聚合物在光的輻射下能排除或減緩光化學反應可能性,阻止或延遲光老化的過程,從而達到延長高分子聚合物制品使用壽命的目的。

                  光穩定劑一般按作用機理分為光屏蔽劑、紫外光吸收劑、猝滅劑和受阻胺光穩定劑4類。

                  受阻胺光穩定劑(HALS)是一類具有空間位阻效應的有機胺類化合物,因其具有分解氫過氧化物、猝滅激發態氧、捕獲自由基、且有效基團可循環再生功能,是國內外用量較大的一類光穩定劑。國內受阻胺光穩定劑的消費量占國內光穩定劑消費總量的65%左右。

                  紫外光吸收型光穩定劑通稱為紫外光吸收劑,這類光穩定劑是利用自身分子結構,將光能轉換成熱能,避免塑料材料發生光氧化反應而起到光穩定作用。紫外光吸收劑根據分子結構不同分為二苯甲酮類和苯并三 唑類等。國內二苯甲酮類光穩定劑和苯并三 唑類光穩定劑消費量分別占國內光穩定劑消費總量的25%和10%左右。

                  猝滅劑與紫外光吸收劑都是通過轉移光能而達到光穩定目的。紫外光吸收劑是自身分子直接吸收光能時轉移能量,猝滅是與塑料中因光照而產生的高能量、高化學反應活性的激發態官能團發生作用,轉移激發態官能的能量。

                  正是因為猝滅與紫外光吸收劑轉移能量的機理完全不同,猝滅被列為光穩定劑四大系列之一。猝滅劑的工業產品是二價鎳的絡合物,其分子中含重金屬鎳,從保護環境和人體健康方面考慮,歐洲、北美洲和日本等發達國家和地區已停止或限 制使用猝滅。國內猝滅生產廠只有一家。

                  光屏蔽劑有炭黑、鈦白粉、氧化鋅等。納米技術的工業化應用,將大幅度提高光屏蔽劑在塑料材料中的耐光和耐候性能。

                  國內光屏蔽劑、紫外光吸收劑、猝滅劑三類光穩定劑在20世紀60年代前后即得到工業化應用,而受阻胺光穩定劑雖然在20世紀70年代中期才開始工業化生產,但其產品品種和產量的增加速度則大大高于其它3類穩定劑,是塑料光穩定劑家族的后起之秀。

                  選用光穩定劑的原則

                  主要應根據塑料材料的種類及型號,加工設備及工藝條件,其它化學添加劑的品種及加入量,制品的使用環境及期限等因素綜合確定。選擇工業用途的光穩定劑應基本參考以下原則。

                  (1)相容性。塑料聚合物的高分子是非常極性的,而光穩定劑的分子具有不同程度的極性,兩者相容性較差,通常是在高溫下將光穩定劑與聚合物熔體結合,聚合物固化時將光穩定劑分子相容在聚合物分子中間。在配方用量范圍內,光穩定劑在加工溫度下要熔融,要特別注意,設計配方時,選用光穩定劑的熔點或熔程上限,不應低于塑料聚合物的加工溫度。

                  已證明,聚合物晶區球晶界面處的無定形相,是聚合物基質中較易受氧化的部分,溶解性好的正好集中于聚合物更需要它們的區域。

                  (2)遷移性。塑料制品,尤其是表面積與體積比(或質量比)數值較小的制品,氧化主要發生在制品的表面,這就需要光穩定劑連續不斷地從塑料制品內部遷移到制品表面而發揮作用。

                  但如果向制品表面的遷移速度過快,遷移量過大,光穩定劑就要揮發到制品表面的環境中,或擴散劑與制品表面接觸的其它介質中而損失,這種損失事實上是不可避免的,設計配方時加以考慮。當光穩定劑品種有選擇余地時,應選擇分子量相對較大,熔點適當較高的品種,并且要以更嚴酷使用環境為前提確定光穩定劑的使用量。

                  (3)穩定劑。光穩定劑在塑料材料中應保持穩定,在使用環境下及高溫加工過程中揮發損失少,不變色或不顯色,不分解(除用于加工熱穩定作用的外),不與其它添加劑發生不利的化學反應,不腐蝕機械設備,不易被制品表面的其它物質所抽提。受阻胺光穩定劑一般為低堿性產品,塑料材料中選用受阻胺為光穩定劑時,配方中不應包含酸性的其它添加劑,相應塑料制品也不能用于酸性環境。

                  (4)加工性。塑料制品加工時,加入光穩定劑對樹脂黏度和螺桿轉矩都可能發生改變。光穩定劑對樹脂熔融范圍如果相差較大,會產生光穩定劑偏流或抑螺桿現象。光穩定劑的熔點低于加工溫度100℃以上時,應先將光穩定劑制成一定的母粒,再與樹脂混合加工制品,以避免因偏流造成制品中光穩定劑分布不均及加工產量下降。

                  (5)環境和衛生性。光穩定劑應無毒或低毒,無粉塵或低粉塵,在塑料制品的加工制造和使用中對人體無有害作用,對動物、植物無危害,對空氣、土壤、水系地無污染。

                  對農用薄膜食品包裝盒、兒童玩具、一次性輸液等間接或直接接觸食品、藥品、醫療器具中接觸人體的塑料制品,不僅應選用已通過美國食品和藥物管理局(FDA)檢驗并許可,或歐共體委員會法令允許的光穩定劑品種,而且加入量應嚴格控制在允許限度之內。

                  光穩定劑UV-326的毒性口服性實驗數值LD50>5000 mg/kg,是相對無毒的化學物質,但歐共體委員會法令仍規定了UV-326在與食品接觸的塑料材料中的限量,在聚丙烯、聚乙烯中限量為0.5%,在聚乙烯中限量為0.3%,在聚苯乙烯中限量為0.6%。


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