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紫外線吸收劑優(yōu)先吸收入射的紫外線輻射, 從而保護聚合物免受輻射。紫外線吸收劑本身不會迅速降解, 但它們會將紫外線能量轉(zhuǎn)化為無害的熱能, 并在整個聚合物基體中消散。由于吸收過程的物理限制, 紫外線吸收劑的有效性受到限制, 它們的吸收能力取決于對高濃度的添加劑和聚合物厚度的需要, 然后才能充分吸收。有效地延緩光降解。然而, 高濃度的添加劑將是不經(jīng)濟的和技術(shù)上有限的, 而許多應(yīng)用 (如聚烯烴) 在非常薄的部分, 如薄膜和纖維。苯甲酮透明聚烯烴系統(tǒng)良好的通用型紫外線吸收劑, 也可以用于色素化合物。苯并三唑主要用于聚苯乙烯。這兩種也可以用于聚酯。濃度通常是 0.25-1. 0%。
紫外線吸收劑的主要功能是在聚合物中具有發(fā)色基團時吸收紫外線, 目的是在發(fā)色基團有機會形成之前，過濾出對聚合物有害的紫外光。首先, 紫外線吸收劑必須在290和 350 nm 范圍內(nèi)發(fā)揮作用。紫外線吸收劑的目的是吸取有害的紫外線, 并迅速將其轉(zhuǎn)化為無害的熱量。在此過程中, 吸收的能量被轉(zhuǎn)化為分子成分的振動和旋轉(zhuǎn)能量。為了使紫外線吸收劑有效, 這一過程的發(fā)生必須比基體內(nèi)的相應(yīng)反應(yīng)更快, 而且在能量轉(zhuǎn)換過程中, 無論是紫外線吸收劑還是它打算穩(wěn)定的聚合物都不會被破壞。最重要的紫外線吸收體是:
a) 2-(2 羥基苯基)-苯并三唑
b) 2-羥基-苯甲酮
c) 羥基苯基三嗪
每一個紫外線吸收劑組都可以用典型的吸收和透射光譜來表征。
紫外線吸收劑的有效性不僅取決于它們的吸收特性, 而且最重要的是由朗伯-比爾定律決定。
消光E取決于波長, 可以被看作是對紫外線吸收劑的穩(wěn)定或篩選效果的量度。換言之, E越大, 紫外光屏蔽和穩(wěn)定效應(yīng)越好-在假設(shè)紫外線吸收劑本身并沒有被光線所破壞。因此, 消光E依賴于聚合物中的紫外線吸收劑的消光系數(shù)、濃度c, 以及無色聚合物的薄膜厚度d。
為了使紫外線吸收劑有效, 它必須比聚合物更好和更快地吸收紫外光, 它意味著在副反應(yīng)被觸發(fā)之前穩(wěn)定和消散吸收的能量。這意味著, 以紫外光的形式吸收的能量的轉(zhuǎn)換必須在單體態(tài)狀態(tài)下進行。系統(tǒng)間交叉 (過渡 S1 至 T1), 因此必須排除磷光。
紫外線吸收劑不能全部吸收產(chǎn)品暴露時受到的紫外線輻射。一些紫外線輻射會穿透表面。正因為如此, 光穩(wěn)定劑被使用于聚合物中。這些分子通過清除任何形成的自由基而起作用-這與紫外線吸收劑不同, 紫外線吸收劑通過來阻止自由基的形成。大多數(shù)配方將使用吸收劑和光穩(wěn)定劑的組合。紫外線吸收劑與光穩(wěn)定劑 的協(xié)同組合是聚合物穩(wěn)定的最佳方法。紫外線吸收劑服從朗伯比爾定律是
因此, 吸光度與 UVA 的濃度 (320 至400納米 (用于固化)、其摩爾吸收率 (消光系數(shù)) 和路徑長度 (涂層厚度) 呈線性相關(guān)。光穩(wěn)定劑是自由基清除劑, 不受比爾定律的控制, 在系統(tǒng)中的任何地方工作。