光稳定剂幻灯片演示稿.ppt

第五章 光稳定剂 ; 户外使用的高分子材料长期暴露在日光或短期置于强荧光下，由于吸收了紫外光能引发了自身氧化反应，导致聚合物的降解，使得制品变色、发脆、性能下降，以至无法使用。这一过程称光氧化或光老化。凡能抑制或减缓这一过程进行的措施称光稳定，所加入的物质称光稳定剂或紫外光稳定剂。; 光稳定剂对于防止或减缓塑料老化，延长其贮存和使用寿命是十分有效的，用量少（0.01～0.5%）就可达到目的。因此在塑料农用薄膜、塑料建材、医用塑料、耐光涂料等户外使用的制品中得到广泛应用，已成为聚合物中不可缺少的组分。;5.1高分子材料的光老化机理; 即波长较短的紫外线（290－400）nm,和大部分的可见光（400－800）nm,以及波长较长的红外线（800－3000）nm。随着季节和气候不同，这三部分的比例有些不同。其组成大致为5％紫外线，40％可见光，55％的红外线。 根据爱因斯坦量子理论： 一个光量子能量 E=h ×r h:普朗克常数，6.626×10-34J.S; r:频率; 由于紫外线的波长短，所以能量高，故它对高分子材料的破坏性最大。 有机化合物的键能大多在210～420千焦/摩尔，而紫外光大于298.9千焦/摩尔,所以紫外线足以引起某些化学键的断裂。 ;化学键键能和波长的关系; 此外，由于聚合物长期暴露在大气中，受到气温影响，热晒雨淋，以及臭氧，氧气，二氧化碳，硫化氢等的作用，故老化更加迅速。 ;5.1.2 光氧老化机理 由于聚合物的分子结构和化学行为不同，光氧化的机理和对其破坏的程度也不同，但对大多数聚合物而言，光氧化具有下列规律： a)引发反应：形成聚合物游离基或激发态。 R H R.. + . H ；R H R H*(激发态） 聚合物游离基易与氧分子作用，生成过氧化聚合物游离基。 R . + O2 ROO. R H* + O2 ROOH ;b)增长反应： ROO. 从聚合物的另一个分子上夺取氢，形成氢过氧化物，氢过氧化物在光辐射下分解。 ROO. ＋R H ROOH + R . ROOH R. + .OOH ROOH RO. + .OH ;金属及其化合物的影响 颜料、填料多系金属化合物，它们对塑料的光氧老化的影响是比较复杂的，一方面，许多颜料是光屏蔽剂，可以防止紫外光透入。另一方面，许多金属特别是过渡金属的化合物对聚合物的光氧化降解起促进作用。所以选择颜料和填料时必须注意。 ;加工条件的影响 加工温度、冷却速度、制品厚度对塑料的老化都有一定的影响。;5.3光稳定剂的分类及作用机理;;②邻羟基二苯甲酮类;邻羟基二苯甲酮类稳定机理：;③苯并三唑类;5.3.2紫外线猝灭剂： 能转移聚合物分子因吸收紫外线而产生的“激发态能”，从而防止聚合物因吸收紫外线而产生游离基。 代表：金属络合物（如：二价镍络合物） 转移方式： A*(激发态聚合物)＋Q（猝灭剂）→A + Q* ┅ Q + 能量 A*(激发态聚合物)＋Q（猝灭剂）→[A+Q]* →光物理过程（萤光＋磷光）;5.3.3光屏蔽剂：能吸收或反射紫外光的物质。如炭黑，二氧化钛，氧化锌等。 5.3.4游离基捕获剂（机理目前仍不清楚） 主要是受阻胺类（哌啶类衍生物)。 ;5.4重要的光稳定剂;炭黑结构模式图;②二氧化钛（TiO2) 俗称钛白，它可以将入射可见光大部分反射和折射，并能完全吸收波长小于410nm的光。 其对聚合物的防护能力取决于结晶类型，二氧化钛晶型有金红石型（R-型）和锐钛型（A-型）。金红石型钛白相对密度和反射率都大于锐钛型，同时对光和臭氧较稳定，因而性能较好。 ③氧化锌(ZnO) 俗称锌白，早期作为涂料的抗光剂。它能完全吸收400nm波长以下的光，抵抗低于380nm紫外光的破坏作用，并极大程度（90％）反射可见光。它是一种无毒、耐久的光稳定剂。以粒径为0.1~0.25nm的活性氧化锌效果最好。一般用量5－10％。与DLTP,TNP,EZ等具有协同作用。;5.4.2 邻羟基二苯甲酮类;② 2－羟基－4－正辛氧基二苯甲酮（UV-531) 淡黄色针状结晶，熔点：48－49℃，无毒，溶于丙酮、苯、正戊烷，几乎不溶于水。最大吸收峰325nm。它与聚乙烯、聚丙烯相容性优于UV-9，是聚烯烃最适合紫外线吸收剂。主要用于