工程塑料助劑-光穩定劑
戶外使用的農用地膜，汽車的保險杠，安防設備的外殼等暴露在日光或強熒光條件下，塑料的外觀和物理機械性能受到影響，具體表現有變色、失去光澤、出現銀紋、龜裂以及拉伸強度、衝擊強度、伸長性和電性能嚴重下降等，這種現象叫做光老化。光穩定劑是抑制或減緩由光氧化作用引起的高分子材料發生降解的助劑。隨著工程塑料的快速發展，尤其是合成材料在戶外應用的日益增加，光穩定劑廣泛應用於工程塑料中。
太陽光實際到達地面的為290nm~3000nm的電磁波，其中波長範圍為400~800nm（約佔40%）的是可見光，波長約為800~3000nm（約佔55%）的是紅外線，而波長約為290~400nm（僅佔5%）的是紫外線。
太陽光中的紫外線是對高分子材料產生老化作用的主要原因。紫外線雖然僅占太陽光的5%左右，但是能量卻很大。高分子聚合物製品吸收紫外線後，引發聚合物自我氧化、降解，破壞聚合物的化學鍵，使其斷裂、交聯，導致聚合物製品顏色等外觀和物理力學性能發生惡變，強度降低、壽命縮短。這一過程稱為光氧化還原或光老化作用。
光穩定劑按其作用機理可分為4類：
1.自由基捕獲劑
這類光穩定劑能捕獲高分子在光氧反應中所生成的活性自由基，從而抑制光氧化過程，達到光穩定目的。主要是受阻胺光穩定劑（HALSHAS，HinderedAmine Stablilizer）。是最有前途的一類新型高效光穩定劑，在國際上年平均需求增長率為20%~30%。
受阻胺官能團屬於脂環胺類結構。本身不吸收任何紫外光,也不能碎滅激發態分子,但在氧存在下,受阻胺能被氧化生成相應的氮氧自由基,這種化合物相當穩定,它能非常有效的捕獲聚合物光氧化降解產生的活性自由基,而且在穩定過程中具有再生功能。受阻胺光穩定劑不吸收紫外光線，而是利用自身終止自由基的能力來保護材料。能夠將光氧反應中產生的自由基消耗掉，減緩材料的老化。
HALS首先被氧化成氮氧自由基（N-O.），他能捕獲聚合物中生成的自由基，從而抑制光氧化反應，達到光穩定的目的。
自由基捕獲劑色淺、光穩定效能突出、也能有效地保護製品表面和薄製品，但由於具有鹼性，與酸性基質、添加劑存在對抗作用、酸性環境會使其性能受到影響，與此同時，與紫外線吸收劑一樣，因屬純有機化合物，也存在易揮發、噴霜、遷移、抽出等缺點。
受阻胺光穩定劑的發展趨勢
HALS研究開發的第一高潮出現在70年代,現在已進入另一高潮,出現了第二代、第三代HALS ,品種花樣很多,歸納起來有3種發展趨勢:高分子量化、低鹼性化和多功能化。
趨勢一 高分子量化
高分子量HALS可以提高耐遷移性和耐抽提性,增大其與高聚物的相容性,同時也降低了HALS的毒性和鹼性。目前已工業化的聚合型高分子量HALS有許多種,如Tinuvin622、2 , 4-二羥基二苯甲酮944、GW-3346等。這三種HALS已獲美國FDA批准用於接觸食品的塑料製品,擴大了HALS的應用範圍。但這類HALS因控制聚合度困難而使其質量差異大,有的HALS在應用於薄膜時存在較多未分散開的晶點,這對加工會有一定影響。
趨勢二 低鹼性化
傳統的HALS光穩定劑的哌啶環上存在N —H基團,具有一定的鹼性,這使其在酸性樹酯、酸性配合劑和酸性環境下的應用受到限制,為了拓寬HALS的應用範圍,必須對其進行低鹼性化研究。目前主要途徑是將哌啶環上的取代基團變為取代烷基和取代烷氧基:N-烷基化(N-R)的HALS進入光穩定鏈循環時,由於烷基的存在,導致酸性基團受空間位阻作用而不易與活性氮接觸,即降低了鹼性。而N-烷氧基化(NOR)的HALS不僅由於烷氧基的引入使活性氮電子云密度降低,從而降低了氮的反應活性,同時由於它們的結構能直接進入受阻胺發揮穩定作用的鏈循環,可避免傳統受阻受生成氮氧自由基的過程被化學物質延緩或阻止,破壞發揮光穩定活性的鏈循環的問題出現。N-R和NOR類HALS已有許多品種問世,如:2 ,4-二羥基二苯甲酮119、Tinuvin123、Tinuvin317、2 , 4-二羥基二苯甲酮2020等。
趨勢三 多功能化
為了提高HALS產品的效能,進一步擴展其應用範圍和使用效率,人們又對HALS進行了功能化的研究,並有部分商品問世,例如Tinuvin492是耐農藥型（若存在與含硫、含氯酸性農藥接觸或受到酸雨影響，導致光穩定劑失效）;Tinuvin6922有利於薄膜製品的透明性;2 , 4-二羥基二苯甲酮944具有優良防熱老化性能等等。
BASF受阻胺光穩定劑主要牌號
受阻胺光穩定劑能夠終止氧化過程中產生的自由基，可以保護本體和表面
2.紫外線吸收劑
紫外線吸收劑能有效地吸收波長為290~410nm的紫外線，而很少吸收可見光，它本身具有良好的熱穩定性和光穩定性。按其化學結構主要可以分為：鄰羥基二苯甲酮類、苯並三唑類、水楊酸酯類、三嗪類。作為輔助光穩定劑和受阻類光穩定劑共同使用。
紫外線吸收劑作為光穩定劑的重要品種，其優點在於能有效地吸收紫外線，並且具有良好的熱穩定性和光穩定性。紫外線吸收劑已成為光穩定劑主要發展方向之一。紫外線吸收劑具有廣泛的適用性，但由於其防護效果不能有效地保護製品表面和薄製品，與此同時，因屬純有機化合物，還存在易揮發、噴霜、遷移、被溶劑抽出等缺點，這不但影響了其效能發揮的持久性，同時也導致污染環境。
紫外線吸收劑只能吸收一部分紫外線，表面的部分仍有可能會被降解。
3.猝滅劑；
可以接受塑料中發色團所吸收的能量，猝滅被紫外線激發的分子或基團的激發態，使其回復到基態，排除或減緩了發生光氧化還原反應的可能性，並將這些能量以熱量、熒光或磷光的形式發散出去，從而保護聚合物免受紫外線的破壞。它對聚合物的穩定效果很好，多用於薄膜和纖維。主要是一些二價的有機鎳螯合物。有機鎳光穩定劑具有良好的性能，但因重金屬離子的毒性問題，可能被其他無毒或低毒猝滅劑取代。激發態淬滅劑光穩定性能高、揮發性低、噴霜和遷移小並耐抽出，能有效地保護製品表面和薄製品。但色深、毒性和環境污染大、高溫時會分解變色，與含硫添加劑存在對抗作用。
4.光屏蔽劑。
這是一類能夠遮蔽或反射紫外線的物質，使光不能透入高分子內部，從而起到保護高分子的作用，光屏蔽劑可以屏蔽、反射紫外線或吸收紫外線並將其轉化為無害的熱能；光屏蔽劑有碳黑、氧化鈦等無機顏料和酞菁藍、酞菁綠等有機顏料，其中碳黑屏蔽效果最好。但這類材料只能保護內部的材料不受光老化作用的影響，表面的聚合物還是會老化。光屏蔽劑防護效果好、價格低，但具有遮光性和著色性，僅適用於不透明材料。
作為具有工業價值的光穩定劑應盡量具備下列幾個條件；
? (1) 能強烈地吸收或反射290～400nm波長範圍的紫外光，或能有效地猝滅激發態高分子的能量，或具有足夠的捕捉自由基的能力，分解氫過氧化物的能力，即能有效地減緩紫外光對材料的光降解作用。而且對材料原有物理化學性能和加工性能沒有不良的影響。
?(2)與被保護的材料相容性好，在加工和使用過程中不噴霜，不滲出。
?(3)自身熱穩定性好，即在加工和使用時耐熱性高，熱揮發損失少。
?(4) 對可見光吸收率低，不顯色，具有良好的光穩定性，在長期曝晒下不遭破壞。
?(5)化學穩定性好。不與材料中其他組分和環境其他物質產生不利化學反應，例如耐水解。
?(6)耐水和其他溶劑抽出，不向其他接觸材料遷移，尤其不向食品、藥品遷移。
?(7)和其他加工助劑有協同作用而無反協同效應；
?(8)對材料加工機械設備無腐蝕。
?(9)無毒或低毒，材料加工製造和使用過程中對人休不致敏，對動植物無危害。對環境無污染。生物降性、自然降解性好。
?(10)無粉塵或低塵，使用加料計量方便。
?(11)價格便宜，價格性能比優秀，適用範圍廣。
?(12)在材料中易溶解，易分散。
在實際應用中，光穩定劑的選用往往並不容易，一般可以關注一下幾點：
1.光穩定劑因自身結構和品種的不同而有不同的功能。有的可以工業上對光老化的有效防止和阻緩，多以兩種以上有不同作用機理的光穩定劑復配，對不同波段紫外線進行吸收。可以起到單一光穩定劑所無法達到的最佳效果
2.根據聚合物的最大敏感波長，選用在此波長範圍內有儘可能提高吸收係數的品種。
3.必須考慮其他添加劑，如抗氧劑、熱穩定劑、潤滑劑、著色劑等對光穩定劑效能的影響，不應使其降低光穩定劑的效果。
4.有些光穩定劑有一定毒性就在該穩定劑用於何類製品時要慎加考慮它不應當加入接觸食品的塑膠原料產品
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