專業做助劑的朋友都在關注的公眾號——艾邦高分子，戳藍色字體關注吧
空氣中的氧氣和陽光中的紫外光導致塑料材料發生熱氧化和光氧化反應，使塑料制品的外觀和物理力學性能變差，提前失去原有功能和使用價值。主要的原因是，光引起的自由基反應，化學鍵變化，鏈式反應，自催化等過程，從而使分子鏈斷裂、交聯等，特別是在不定型態區域，以斷鏈等形式，老化降解，這種效果一旦啟動，如不制止，將以幾何倍數加速，表面最為明顯，但也會逐漸涉及到內部。從而使制品，不能再使用。
一、塑料光老化因素
圖1 塑料光老化原因
影響塑料光老化的因素主要有：氧氣、污染物、熱、紫外光、可見光、濕度和水等。因此，為了有效低抑制或降低塑料大分子的熱氧化、光氧化反應速度，顯著提高塑料材料的耐熱、耐光性能，延緩塑料材料的降解、老化過程，延長塑料制品的使用壽命，要在其中加工抗氧劑、光穩定劑等助劑。
二、光穩定劑作用機理
光穩定劑主要作用：屏蔽光線、吸收并轉移光能量、猝滅或捕獲自由基。按作用機理一般可分為：光屏蔽劑、紫外光吸收劑、猝滅劑和受組胺光穩定劑4類。
圖 2 光穩定劑作用機理
1.受阻胺光穩定劑（HALS）
受阻胺類的作用機理包括三種，捕獲自由基、分解過氧化物和猝滅單線態氧。它們本身不吸收任何大于260 nm的光線，也不能猝滅激發態分子，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，它們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，這種再生功能是其有別于其他穩定劑的最大特征。
作用機理
a）氧化所產生的自由基NO·捕獲高分子材料所產生的具有破壞性的活性基團，例如：R·、RO·、ROO·等自由基；也使其變為相對穩定的化合物，從而中斷反應過程。
b）HALS還具有猝滅單線態氧的功能，使其從激發態轉變為基態，在光老化的鏈引發前干預光化反應的進行。
圖3 受阻胺類光穩定劑作用機理
作用位置：全部范圍、不依賴厚度起效，特別是表面保護效果很好。
保護作用效果：對塑料制品的光澤、粉化、顏色及力學性能有很好的保護作用，并且在＜100℃）條件下,提升長期熱穩定性。
影響HALS效果的主要因素:分子量 / 遷移速率、樹脂體系的相容性、捕獲自由基的效率與樹脂中被氧化區域的親和力。
應用范圍：
①聚烯烴： PP Fibe、PP Film、PP Molding、PP/HDPE Tape 、HEPE Pipe、PE Wire&Cable、LDPE/EVA Film、LLDPE Film、PP Pipe
②苯乙烯：ABS Compounding、PC/ABS、IPS、GPPS
③彈性體：SBS/SRS、TPE
④聚氨乙烯：Rigid PVC、Flexible Foam
⑤聚氨酯：Flexible Foam 、RIM、TPU
⑥工程塑料：POM、PA、PC、PBT/PET、PMMA、UP、PVB
2.紫外線吸收劑
這類光穩定劑利用自身的分子結構，將光能轉化為熱能，避免塑料材料發生光氧化反應而起到光穩定作用。根據分子結構可以分為：二苯甲酮類和苯并三唑類有機物等。
圖4 紫外線吸收劑的作用過程
作用位置：一定深度內
Lambert-Beer’s 吸收定律：A = c × d×ε = logI0 / I
圖 5光強與厚度的關系
保護作用效果
優點：一般來說，對顏色保護較好，可對顏料提供一定的保護。對于后制品的力學性能保護較好；
缺點：對樹脂表面保護不足、對光澤度保護貢獻有限、對薄制品的保護有限。
應用
①聚烯烴： PP薄膜、PP Molding、HDPE管材、PE Wire&Cable、LDPE/EVA Film、LLDPE薄膜、PP 管材
②苯乙烯：ABS、PC/ABS、IPS、GPPS
③彈性體：SBS/SRS、TPE
④聚氨乙烯：Rigid PVC、Flexible Foam
⑤聚氨酯：Flexible Foam 、RIM、TPU
⑥工程塑料：POM、PA、PC、PBT/PET、PMMA、UP、PVB淬滅劑。
3. 光屏蔽劑
光屏蔽劑又稱屏蔽劑，是一種能夠反射或吸收紫外光的物質。它們具有高度的分散性和遮蓋力，能將吸收的光能轉為熱能散發、將有害的光波反射，從而發揮防護聚合物的作用，延緩材料的老化。通常作為光屏蔽劑的多是一些無機顏料和填料，常見的光屏蔽劑主要有炭黑、氧化鋅、二氧化鈦和鋅鋇等
圖6 光屏蔽劑的作用原理
4.猝滅劑
猝滅劑都是通過轉移光能而達到光穩定的目的。紫外光吸收劑是自身分子直接吸收光能時轉移能量，猝滅劑是與塑料材料中因光照而產生的高能量、高化學反應活性的激發態官能團發生作用，轉移激發態官能團的能量。不過，目前，猝滅劑只存在書本中，與前三者長期并存。
三、光穩定劑選擇原則
1.相容性
塑料與光穩定劑的分子具有不同程度的極性，兩者相容劑較差，通常在高溫下使兩者融合，因此為了使光穩定劑發揮作用，選用光穩定劑的熔點或熔程上限，不應低于塑料聚合物的加工溫度。
2.遷移性
尤其是表面積和體積比數值較小的制品，氧化主要發生在制品表面，這就需要光穩定劑連續不斷地從塑料制品內部遷移到制品表面而發揮作用。如果向制品表面遷移速度過快，遷移量過大，光穩定劑就會揮發，從而造成損失。因此，在選擇的時候，可以選擇分子量相對較大，熔點適當較高的品種。
3.穩定性
助劑在材料中應能保持穩定，在使用環境下及高溫加工過程中揮發損失，不變色或不顯色，不分解，不與其他助劑發生不利的化學反應等。
4.加工性
塑料制品加工中時，加入光穩定劑對樹脂熔融黏度和螺桿轉矩都有可能發生改變。如果其與樹脂熔融范圍相差較大，會使光穩定劑偏流或抱螺桿現象。因此，光穩定劑的熔點低于加工溫度100℃以上時，應先將光穩定劑造成一定濃度的母粒，再與樹脂混合加工制品，避免因偏流造成制品中廣穩定劑分布不均及加工產量下降。
5.環境與衛生
光穩定劑應該無毒或低毒，無粉塵或低粉塵，在制品加工制造過程和使用中對人體無有害作用等。
文章來源于北京天罡助劑有限責任公司——趙莉，艾邦高分子編輯
推薦閱讀
加入助劑交流群，請加微信：18320865613 或 15712009605，并注明“助劑+公司”
長按二維碼，加入助劑交流群
閱讀原文，加入助劑交流群
↓↓
始發于微信公眾號：艾邦高分子