光穩(wěn)定劑吸收紫外線的機(jī)理

1、光穩(wěn)定劑吸收紫外線的反應(yīng)機(jī)理20120483 材料1207班 文云娜 一、聚合物光降解現(xiàn)象一、聚合物光降解現(xiàn)象 聚合物光降解聚合物光降解 ：塑料和其它高分子材料，長(zhǎng)期塑料和其它高分子材料，長(zhǎng)期暴露在日光或短期置于強(qiáng)熒光下，由于吸收了紫暴露在日光或短期置于強(qiáng)熒光下，由于吸收了紫外光能量，引發(fā)了自動(dòng)氧化反應(yīng)，導(dǎo)致了塑料的外光能量，引發(fā)了自動(dòng)氧化反應(yīng)，導(dǎo)致了塑料的主要組分聚合物的降解，使得制品變色、發(fā)脆、主要組分聚合物的降解，使得制品變色、發(fā)脆、性能下降，以致無法再用。這一過程稱光降解或性能下降，以致無法再用。這一過程稱光降解或光老化。光老化。 二、聚合物光降解機(jī)理二、聚合物光降解機(jī)理 1 1、紫外

2、線吸收、紫外線吸收 太陽光對(duì)高分子材料的老化作用主要起因于其所太陽光對(duì)高分子材料的老化作用主要起因于其所含的紫外光。含的紫外光。 由太陽輻射出來的電磁波包含從由太陽輻射出來的電磁波包含從X X射線到遠(yuǎn)紅外射線到遠(yuǎn)紅外的連續(xù)光譜的連續(xù)光譜(0.7(0.710000nm)10000nm)。但在通過外空間和。但在通過外空間和高空大氣層高空大氣層( (特別是臭氧層特別是臭氧層) )后，后，290nm290nm以下的紫外以下的紫外光和光和3000nm3000nm以上的紅外光幾乎全部被濾除，實(shí)際以上的紅外光幾乎全部被濾除，實(shí)際到達(dá)地面的太陽波譜為到達(dá)地面的太陽波譜為290 290 3000nm 3000n

3、m。 2 2、發(fā)生光氧化降解反應(yīng)、發(fā)生光氧化降解反應(yīng) 聚合物分子吸收光能后，即被激發(fā)到電子激發(fā)態(tài)。聚合物分子吸收光能后，即被激發(fā)到電子激發(fā)態(tài)。電子激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，它將會(huì)通過各種光物理和電子激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，它將會(huì)通過各種光物理和光化學(xué)過程消散激發(fā)能。光化學(xué)過程消散激發(fā)能。 激發(fā)態(tài)分子如果未能及時(shí)通過光物理過程消散激發(fā)激發(fā)態(tài)分子如果未能及時(shí)通過光物理過程消散激發(fā)能，它將可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。能，它將可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 鏈引發(fā)鏈引發(fā)： 氫過氧化物氫過氧化物ROOHROOH 羰基化合物，羰基化合物， C=0C=0 殘留催化劑殘留催化劑 電荷轉(zhuǎn)移配合物電荷轉(zhuǎn)移配合物 結(jié)果：產(chǎn)生自由基：結(jié)果：產(chǎn)生自由基：

4、 R R 、 RORO 、HOHO 以下是聚合物光降解反應(yīng)的一般過程：以下是聚合物光降解反應(yīng)的一般過程： 鏈增長(zhǎng)鏈增長(zhǎng)： R R O O2 2 RO RO2 2 RORO2 2 RHRH ROOH ROOH R R ROOH ROOH RO RO HOHO RORO RH RH ROH ROH R R HOHO RH RH H H2 2O O R R 鏈終止鏈終止：R R R R R RR RR R RORO ROR RORRORO RORO ROOR ROORRORO2 2 RORO2 2 非自由基產(chǎn)物非自由基產(chǎn)物R R HOHO ROH ROHRORO2 2 R R ROOR ROOR 光

5、穩(wěn)定劑的分類光穩(wěn)定劑的分類 1、按作用機(jī)理分類，可分為四類：、按作用機(jī)理分類，可分為四類： (1)光屏蔽劑光屏蔽劑，包括炭黑、氧化鋅和無機(jī)顏料；，包括炭黑、氧化鋅和無機(jī)顏料； (2)紫外線吸收劑紫外線吸收劑，包括水楊酸酯類、二苯甲酮包括水楊酸酯類、二苯甲酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類等有機(jī)類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類等有機(jī)化合物；化合物； (3)猝滅劑猝滅劑，主要是鎳的有機(jī)絡(luò)合物；主要是鎳的有機(jī)絡(luò)合物； (4)自由基捕獲劑自由基捕獲劑，主要是受阻胺類衍生物。主要是受阻胺類衍生物。 形成逐漸深入的四道防線，每一道都可抵御紫外形成逐漸深入的四道防線，每一道都可抵御紫外線。線。 紫外

6、線吸收劑紫外線吸收劑包括水楊酸酯類、二苯甲酮類、苯并包括水楊酸酯類、二苯甲酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類等有機(jī)化合物；三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類等有機(jī)化合物； 它可以它可以強(qiáng)烈地、選擇性地吸收高能量的紫外光，強(qiáng)烈地、選擇性地吸收高能量的紫外光，而而自身又具有高度的耐光性，自身又具有高度的耐光性，并以能量轉(zhuǎn)換形式，將并以能量轉(zhuǎn)換形式，將吸收的能量以熱能或無害的低能輻射釋放出來或耗吸收的能量以熱能或無害的低能輻射釋放出來或耗掉，從而防止聚合物中的發(fā)色團(tuán)掉，從而防止聚合物中的發(fā)色團(tuán)因因吸收紫外線能量吸收紫外線能量而而隨隨之之發(fā)生激發(fā)。具有這種作用的物質(zhì)稱為發(fā)生激發(fā)。具有這種作用的物質(zhì)稱為紫

7、外線紫外線吸收劑。吸收劑。 紫外線吸收劑紫外線吸收劑所包括的化合物類型比較廣泛，但所包括的化合物類型比較廣泛，但工業(yè)上應(yīng)用最多的當(dāng)屬工業(yè)上應(yīng)用最多的當(dāng)屬二苯甲酮類、水楊酸酯類二苯甲酮類、水楊酸酯類和苯并三唑類等。和苯并三唑類等。 紫外線吸收劑的應(yīng)用為塑料的光穩(wěn)定化設(shè)置了第紫外線吸收劑的應(yīng)用為塑料的光穩(wěn)定化設(shè)置了第二道防線。二道防線。COO HO RR=HCH3C12H 25NNXX=H ,ClR1=CH3C8H17, R2=H , H OR1R2N支支 鏈鏈 烷烷 基基鄰鄰 羥羥 基基 二二 苯苯 甲甲 酮酮鄰鄰 羥羥 基基 苯苯 并并 三三 唑唑或或支支 鏈鏈 烷烷 基基 化合物吸收化合物吸收紫外線效果紫外線效果與與鄰羥基的個(gè)數(shù)鄰羥基的個(gè)數(shù)有關(guān)，有關(guān)，鄰鄰羥基個(gè)數(shù)越多，吸收紫外線的能力越強(qiáng)，羥基個(gè)數(shù)越多，吸收紫外線的能力越強(qiáng)，不同取不