L'absorbeur d'ultraviolets est un additif très important dans les produits en plastique. C'est une sorte de stabilisateur qui agit comme un stabilisateur de lumière. Il produit principalement un effet stabilisant en absorbant et en convertissant la partie ultraviolette destructrice de la lumière solaire. Les absorbeurs d'ultraviolets sont principalement utilisés dans les produits en plastique, tels que les plaques, les câbles, les tuyaux et autres produits épais. Dans de nombreux cas, des absorbeurs d'ultraviolets sont également ajoutés aux films plastiques pour supprimer ou retarder les effets négatifs de la lumière ultraviolette sur les objets ou substances protégés. effet.
Les rayons ultraviolets et leurs effets néfastes sur les polymères tels que les plastiques
Nous savons tous que les ondes électromagnétiques émises par le soleil sont très larges et que le rayonnement pouvant atteindre le sol comprend principalement les rayons ultraviolets, la lumière visible et les rayons infrarouges. L'énergie du rayonnement est inversement proportionnelle à la longueur d'onde, plus la longueur d'onde est courte, plus l'énergie est grande. Parmi eux, les rayons ultraviolets dans la gamme de longueurs d'onde de 290 nm-400nm ont la longueur d'onde la plus courte et l'énergie la plus élevée, et sont également les plus destructeurs pour les polymères tels que les plastiques. L'énergie de liaison des polymères organiques est généralement comprise entre 290 et 400 kJ/mol, il est donc facile de détruire les rayons ultraviolets. Par conséquent, les rayons ultraviolets sont le principal facteur affectant le photovieillissement des plastiques. Cependant, il convient de noter que les composés polymères de structures différentes ont une sensibilité différente aux diverses bandes de longueur d'onde longue et courte des rayons ultraviolets.
La raison pour laquelle les matériaux polymères tels que les plastiques ont de nombreuses propriétés excellentes est due à leurs chaînes macromoléculaires suffisamment longues. Cependant, en raison de la courte longueur d'onde et de la haute énergie des rayons ultraviolets, sous l'action des rayons ultraviolets (principalement avec la participation de l'oxygène), les matériaux polymères absorbent Après les rayons ultraviolets, il est facile de former un état excité électroniquement. Les molécules dans cet état excité peuvent provoquer une série de réactions photochimiques, c'est-à-dire des réactions en chaîne radicalaires, et en même temps, un "vieillissement par photooxygène" ou une "réaction de photooxydation" se produit avec l'oxydation. Les chaînes macromoléculaires du polymère sont coupées ou réticulées dans une certaine mesure, ce qui affecte directement les performances du matériau polymère, de sorte qu'une série de phénomènes de vieillissement apparaît. Tels que l'assombrissement, la fragilité, le durcissement, la fissuration de surface et la dégradation des propriétés mécaniques et électriques, de sorte qu'il finit par perdre sa valeur d'usage.
Le concept et la fonction de l'absorbeur UV
Les matériaux polymères ont des structures moléculaires différentes et leur résistance à la lumière ultraviolette est naturellement différente, ce qui signifie que différents matériaux polymères ont une "photostabilité" différente. Pour les matériaux polymères contenant des liaisons insaturées telles que des doubles liaisons telles que l'ABS et le SBS, ils absorbent facilement la lumière ultraviolette et subissent des réactions de photooxydation, de sorte que leur photostabilité n'est pas bonne. Mais pour un polymère pur ne contenant que des liaisons chimiques saturées, il n'absorbe pas ou peu la lumière ultraviolette, il est donc stable à la lumière ultraviolette.
Mais la situation réelle est que ce type de polymère pur avec des liaisons saturées n'existe pas, car dans le processus de production industrielle de polymères, tels que la polymérisation, la granulation par extrusion, le moulage par injection, le stockage, etc., introduisent inévitablement des résidus de catalyseur, Certaines impuretés telles comme les traces d'hydroperoxydes sont sensibles à la lumière, et après avoir absorbé les rayons ultraviolets, elles vont déclencher la réaction de photovieillissement du matériau.
Les absorbeurs d'UV sont actuellement la classe de stabilisants à la lumière la plus largement utilisée. Il peut absorber fortement et sélectivement la lumière ultraviolette à haute énergie et libérer ou consommer l'énergie absorbée sous forme d'énergie thermique ou de rayonnement à faible énergie inoffensif sous forme de conversion d'énergie, empêchant ainsi le chromophore du plastique d'absorber l'énergie ultraviolette. L'excitation s'ensuit.
Classification des absorbeurs d'UV
Les absorbeurs d'UV comprennent une grande variété de composés. Selon la structure, il comprend principalement les benzophénones, les salicylates, les benzotriazoles, les acrylonitriles substitués, les triazines, etc. Les plus utilisés dans l'industrie des plastiques sont les benzophénones et les benzotriazoles.
Les absorbeurs d'UV à base de benzophénone sont actuellement le type d'absorbeurs d'UV le plus largement utilisé. Ils absorbent presque toute la gamme UV. Le mécanisme photostable est l'hydrogène hydroxyle sur le cycle benzénique et le carbonyle adjacent dans la molécule. Des liaisons hydrogène intramoléculaires sont formées entre l'oxygène, formant un anneau de chélation, et lorsque l'énergie de la lumière ultraviolette est absorbée, la molécule subit une vibration thermique, la liaison hydrogène est rompue et l'anneau de chélation est ouvert, de sorte que la lumière ultraviolette nocive peut être transformé en inoffensif Une énergie thermique nocive est libérée. Dans l'absorbeur d'ultraviolets diphénylcétone, il doit y avoir un groupe ortho hydroxyle, sinon il ne peut pas être utilisé comme photostabilisant pour les polymères. Les variétés représentatives typiques de ce type d'absorbeur d'ultraviolets incluent UV-531, UV-9 et ainsi de suite.
Les absorbeurs d'UV au salicylate sont les premiers types d'absorbeurs d'UV. Il peut former des liaisons hydrogène dans la molécule, sa propre capacité à absorber la lumière ultraviolette est très faible et la plage de longueurs d'onde d'absorption est extrêmement étroite (moins de 340 nm). Cependant, après avoir absorbé une certaine quantité d'énergie, un réarrangement moléculaire se produit. Une structure de benzophénone avec une forte capacité à absorber la lumière ultraviolette est formée, produisant ainsi un fort effet de photostabilisation.
Le mécanisme de stabilisation de la lumière des absorbeurs d'ultraviolets benzotriazole est similaire à celui des benzophénones, et il existe également un anneau chélatant la liaison hydrogène dans la molécule, qui est formé par l'oxygène hydroxyle et l'azote sur le groupe triazole. Lorsque la lumière ultraviolette est absorbée, la liaison hydrogène est rompue ou transformée en un phototautomère, transformant l'énergie ultraviolette nocive en énergie thermique inoffensive. Les variétés représentatives typiques de ce type d'absorbeur d'ultraviolets comprennent les UV-P, les UV-326, les UV-327, les UV-329, etc.
