光穩(wěn)定劑的整體介紹
光穩(wěn)定劑定義
它們是 2,2,6,6-四甲基哌啶的衍生物, 是非常有效的穩(wěn)定劑, 能抵御大多數(shù)聚合物的光降解。光穩(wěn)定劑通過抑制已經(jīng)形成自由基的聚合物的降解, 它們不吸收紫外線輻射, 而是抑制聚合物的降解。它們減慢了化學(xué)引發(fā)的降解反應(yīng), 在某種程度上與抗氧化劑類似。抗氧化劑和光穩(wěn)定劑的機理不同, 光穩(wěn)定劑反應(yīng)是循環(huán)的, 而抗氧化劑不是。商業(yè)上, 受阻胺光穩(wěn)定劑, 現(xiàn)在是唯一最重要的光穩(wěn)定劑, 其次是苯甲酮和苯并三唑。
光穩(wěn)定劑同義詞
- 受阻胺光穩(wěn)定劑
- 紫外線吸光劑(盡管機理不同,某些時候人們會這樣稱呼)
光穩(wěn)定劑反應(yīng)機理
該機制尚未完全了解。過氧化氫分解和自由基抑制當(dāng)然起到一定的作用, 光穩(wěn)定劑的再生也同樣如此, 因為紫外線吸收劑被使用被消耗。關(guān)于光穩(wěn)定劑機理有幾個理論-可能由能量轉(zhuǎn)移, 自由基終止 (如下圖), 或者過氧化物分解。在相對較低的濃度下實現(xiàn)了顯著的穩(wěn)定, 似乎光穩(wěn)定劑實際上是由穩(wěn)定過程重新生成的, 而不是由它消耗的。理論表明, 受阻胺氧化形成胺醚, 是一種不活躍品種。
光穩(wěn)定劑系統(tǒng)的有效性不取決于塑料制品的厚度, 因此它們對表面層和薄截面的保護特別有用。分子量很低或很高。聚合的光穩(wěn)定劑具有優(yōu)異的相容性, 低揮發(fā)性能, 極好的抗萃取能力, 并有助于熱穩(wěn)定性。兩個高分子量級的結(jié)合使溫室膜的性能得到很好的平衡, 是光穩(wěn)定劑在低密度聚乙烯薄膜中的主要用途。
與紫外線吸收劑協(xié)同效應(yīng)
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。
紫外線吸收劑與光穩(wěn)定劑市場
在2015年, 全球塑料和涂料紫外線吸收劑(包括光穩(wěn)定劑) 的市場規(guī)模約130億人民幣, 未來四年內(nèi)3% 至4% 的復(fù)合平均增長率增長。這歸因于新興市場的工業(yè)發(fā)展, 以及全球涂料需求的顯著增長。例如, 汽車和工業(yè)涂料推動了對聚合物添加劑的需求。隨著高技術(shù)在添加劑制造和開發(fā)的門檻,?紫外線吸收劑 (包括光穩(wěn)定劑) 制造商位于少數(shù)化學(xué)發(fā)達國家。新的增長機會在于新的應(yīng)用領(lǐng)域的探索和新應(yīng)用的開發(fā)。
選擇光穩(wěn)定劑應(yīng)遵循的一般規(guī)則
1、穩(wěn)定性和萃取
光穩(wěn)定劑和抗氧化水解性是可以的, 它是顏色穩(wěn)定性需要注意。此外, 兩種添加劑不應(yīng)與系統(tǒng)中的其他成分發(fā)生反應(yīng), 也不應(yīng)腐蝕設(shè)備, 也不應(yīng)在物品表面提取物質(zhì)。受阻胺光穩(wěn)定劑通常呈低堿度, 不能和酸性添加劑一起使用, 最終物品在酸性環(huán)境中不適用。
2、解度與相容性
大多數(shù)聚合物是非極性的, 而抗氧化劑, 光穩(wěn)定劑是有點極性。溶解度是一個需要關(guān)注的問題。抗氧化劑和光穩(wěn)定劑應(yīng)溶解, 而不應(yīng)在聚合物加工溫度分解, 大多數(shù)光穩(wěn)定劑可以滿足這一要求。
3、遷移
如果可能, 應(yīng)選擇高分子量和相對較高的熔點抗氧化劑UVA, 每劑量的確定應(yīng)在最嚴(yán)格的處理和最終使用環(huán)境基礎(chǔ)上。
4、處理
當(dāng)抗氧化劑和光穩(wěn)定劑熔化范圍與樹脂的差別很大。可能出現(xiàn)偏流或粘螺桿。當(dāng)此范圍超過100℃時, 光穩(wěn)定劑和抗氧劑應(yīng)加入母粒, 然后與樹脂混合處理。
5、處理和安全
抗氧化劑和紫外線穩(wěn)定劑不應(yīng)有毒或低毒性。沒有或低塵。在塑料過程和壽命中對人體無害。對動物或植物無害。對空氣、泥土和水無污染。用于農(nóng)業(yè)檔案、食品包裝、玩具、一次性輸液套裝或直接食品、藥品、醫(yī)療器械、醫(yī)療器械、人體接觸塑料等。只有 FDA 或歐盟批準(zhǔn)抗氧化劑和紫外線穩(wěn)定劑遵循最大濃度是允許的。
抗氧劑同時與光穩(wěn)定劑使用時的選擇指南
在選擇氧化劑與光穩(wěn)定劑結(jié)合使用時需要注意。在正常應(yīng)用溫度下, 高分子量穩(wěn)定劑提供了較高的熱穩(wěn)定性。為了避免變色 (特別是黃色變色),?無BHT 的樹脂應(yīng)使用光穩(wěn)定劑配方。眾所周知, 含硫有機化合物,?會降低光穩(wěn)定劑所賦予的光穩(wěn)定能力, 應(yīng)避免此類高濃度的化合物。
PE 食品 接觸 | PE 溫室膜 | PP 有色食品接觸 | (一般 目的 | PP 膠帶, 模塑 | PP 有色食品接觸 | |
基樹脂 | ph | PE | PP | ph | PP | PP |
高分子量光穩(wěn)定劑 | 是 | 是 | 是 | 是 | 低 分子 量 | 是 |
苯甲酮 | 是 | 是 | 是 | |||
食品接觸 | 是 | 是 | 是 | 是 | 是 | |
熱 穩(wěn)定 | 好 | 好 | 非常好 | 非常好 | 好 | 有限 |
應(yīng)用與失效 | 重型膠黏: 1.5-2.5%: 薄膜: 1.25-1. 75%, 2.5-3.5% (24 m);模塑: 1.5-3% | 工業(yè)包裝: 1.5-2.5%: 溫室薄膜: 1.25-1. 75%。2.5-3.5 (24m) | 膠帶: 1-3%; 纖維: 1-3%: 模壓: 0.5-2.5% | 收縮包裝: 0.75-1. 5%; 溫室薄膜: 1-1. 5%; 高密度聚乙烯板條箱: 0.25-0. 5%; 模塑: 0.5-2.0% | 膠帶: 0.5-2.0%; 模塑: 0.5-2.5% | 食品箱: 0.5-1.5%; 膠帶: 1-3%; 黑色膠帶: 1-3% |
塑料用光穩(wěn)定劑的典型應(yīng)用
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材料 | 應(yīng)用 | 抗氧劑 | 紫外線吸收劑 /光穩(wěn)定劑 | 備注或要求 | |
聚烯烴
| PP 厚截面 | 260-280℃ 戶外座椅 | 1010+DSTDP | 622+326 | DSTDP=3*1010 |
PP 薄截面 纖維,帶
| 240-300℃ | PP 纖維:1425
| 纖維: 770 無熱處理 622 經(jīng)過熱處理 帶:791 | 低揮發(fā)份 熱穩(wěn)定性 耐抽離 氣熏變黃 | |
HDPE | 180-240℃ 吹膜,注塑,擠出 | 1010+168 | 791,944 | 兼容性 | |
LDPE | 膜,包裝,地膜, 溫室頂棚 | 1010 | 622+531 | <0.1% | |
LLDPE | 膜,吹塑,注塑 | 1010+168 | 944/622+531 | / | |
PEX | 線材 | 445/TBM6 | / | / | |
PB | 管道 | 1010 | DLTDP | 耐抽離 | |
苯乙烯類 | PS | 儀器,燈具外殼 | 1076 | Uv p+770 | / |
SAN | 廚房用具 電子產(chǎn)品 汽車 | 1076+168 | Uv p+770 | / | |
IPS | / | 245 ,1076 | UV P+770 | 0.1~0.25% | |
HIPS | 245 | / | / | ||
MBS | / | 168+1076+DLTP | / | / | |
ABS | 機械工業(yè) | 245+DLTDP | UV P+770 | 用量高 與加工工藝有關(guān) | |
SIS | 熱熔膠黏劑 壓敏膠黏劑 | 565/1076/1010 0.1-0.5% | UV P+770 熱熔膠213 /765 壓敏膠黏劑213/765 | ||
SBS | 鞋底,瀝青調(diào)節(jié)劑r | 565/1076/1010 0.1-0.5% | UV P | ||
聚氨酯 | PUR | 泡沫,RIM,涂料, 膠黏劑,纖維
| 1076+5057 芳胺<0.05%
| 人造革,彈性體,紡織,鞋底,膠黏劑,纖維 用到鞋底:UV P+770+1010 | 色污 機械性能 氣熏變黃 |
PC | 窗戶 | 1076+168 | UV P,1577 | 色污問題 | |
工程塑料 工程塑料 | POM | 220-230 | 245,1010 | 622+234 | Carbon black |
PET | 薄膜,涂料,瓶子, 電子產(chǎn)品,管道, 運輸工具 | 1010/1577
| PET 纖維:770+329 | / | |
PBT | 245/1577 | / | |||
UPR | / | / | 328 | 使用者測試決定 | |
Aliphatic PA | 發(fā)動機葉片.散熱器外殼 | 245/1098+168 | 944,770 | 0.2-0.7% | |
TPEE | / | 328+329 | / | / | |
TPU | / | 1010/245+DLTDP+445 | / | / | |
PMMA | 窗戶玻璃,廣告牌,燈具 | 0.05-0.2% UV P+770 視情況單獨或同時使用 | / | ||
PPE | / | / | UV P or 770 | ||
PSU | / | / | / | 超出特定用 量才有效 | |
PVC | RPVC | / | / | UV P or 320 | |
PPVC | / | 531+944 | |||
彈性體 | BR | 1520 | 320 | ||
IR | 565 | 320 | |||
SBR | 輪胎加工, | 1520+TNPP | 320 | ||
NBR | 1520+TNPP | ||||
EPR,EPDM | 線材,房屋頂 薄膜內(nèi)襯,汽車 | 1010 | 329+765 | ||
Thermoplastic rubber | |||||
TPO | 3052+168 | ||||
X-SBR | 紙張涂層, 地毯背膠 無紡布,紡織內(nèi)襯 | Cas 31851-03-3 Cas 26780-96-1 |