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光稳定剂原理

光稳定剂原理 作为美化和保护基材的涂料本身也需要保护,特别是对环境中的有害物质如热能,氧气,水,光。尽管大部分的聚合物不直接吸收紫外线,但所有涂料或多或少的含有一些吸收紫外线,引发树脂过氧化的物质。 紫外线(常见来源于太阳)会使涂料的性能降低并使外观变差。人造光源也会产生相同效果。紫外线会有害的破坏聚合物的化学键。这会使树脂降解从而导致涂料变化如失光,粉化,变色,黄变,脱落,失去物理性能和保护性。这个化学过程叫光氧化。 紫外线导致光氧化的过程

光氧化有两个重要过程。第一是光解过程,在多个步骤中都存在的复杂过程,包括吸收紫外线,然后打开分子键形成自由基。第二个过程是氧化过程,在光解中形成的自由基与氧发生反应产生过氧化自由基。 在光氧化过程中有5个步骤。在下面的描述中,R代表涂料中易吸收紫外线的树脂部分。 Step1

涂料树脂吸收紫外线。吸收紫外线的物质(如树脂分子或不纯物)会被吸收的能量激发而变成较高能量的激发态(R*)。这些激发态的分子非常活跃,会经历一系列过程。两个相同的过程要么使激发态回到常态,要么键均裂。 Step2

如果这个分子不能变成常态,则键均裂形成自由基(R•)。 Step 3

在光解过程中形成的自由基很容易如氧发生反应产生过氧化自由基。这个过程称为氧化过程。 Step 4

过氧化自由基通过氢键引力攻击聚合物主链(R’H),形成过氧化物和更多自由基。这些自由基又会与第三步中的氧发生反应产生额外的过氧化自由基。 Step 5

过氧化物,对紫外线和热能都不稳定,会分解并形成额外的自由基。随着过程的持续,越来越多的分子键被打开,使涂料的性能降解。 光稳定剂的种类 光稳定剂主要有两大类的产品。第一类,紫外线吸收剂,顾名思义是吸收有害紫外线从而保护涂料。第二类,受阻胺稳定剂,通过捕捉自由基从而防止涂料树脂的降解。 ●紫外线吸收剂是通过与聚合物主链的发色团竞争,先于其吸收紫外线从而阻止降解。紫外光吸收剂都是无色或近乎无色的添加剂,它们在光谱的紫外光区有很强的吸收力。紫外光吸收剂可以将吸收的光能转化为热能。 ●受阻胺稳定剂(HALS)是在降解反应前捕获自由基,从而避免降解。受阻胺也可阻碍热氧化作用。含受阻胺稳定剂的聚合物,甚至受阻胺稳定剂消耗完后,仍能保持对光降解的抗性。对这种现象的解释是受阻胺稳定剂氧化的产物如羟胺和羟胺醚,也能抑制光降解。受阻羟胺和羟醚均能捕捉过氧化自由基。

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