1. تثبیت کننده نور چیست
نور خورشید یک موج الکترومغناطیسی است. هنگامی که از فضا و لایه اوزون عبور می کند، تقریباً تمام پرتوهای زیر 290 نانومتر و بالای 3000 نانومتر فیلتر می شوند. امواج الکترومغناطیسی که در واقع به زمین میرسند 290 نانومتر تا 3000 نانومتر هستند که محدوده طول موج آن 400 تا 800 نانومتر (حدود 40 درصد) نور مرئی است، طول موج حدود 800-3000 نانومتر (حدود 55 درصد) مادون قرمز است و طول موج حدود 290-400nm (فقط 5 درصد) ماوراء بنفش است.
اشعه ماوراء بنفش در نور خورشید دلیل اصلی اثر پیری مواد پلیمری است. اگرچه اشعه ماوراء بنفش تنها حدود 5 درصد از نور خورشید را تشکیل می دهد، اما انرژی زیادی دارد. پس از اینکه محصول پلیمری اشعه ماوراء بنفش را جذب کرد، کافی است که پلیمر خود اکسیده و تجزیه شود، پیوندهای شیمیایی پلیمر را از بین ببرد، آن را شکسته و به هم پیوند بزند و باعث ظاهر و خواص فیزیکی و مکانیکی محصول پلیمری شود. بدتر می شود و قدرت کاهش می یابد. ، عمر کوتاه شد. این فرآیند photoredox یا photoaging نامیده می شود. اشعه ماوراء بنفش همچنین می تواند از لایه سطحی پوست فرد عبور کند و سلول های پوست را از بین ببرد و باعث شود پوست به تدریج سفت شود و خاصیت ارتجاعی خود را از دست بدهد، چروکیده به نظر برسد و پیری را تسریع کند.
تثبیت کننده نور یک افزودنی برای محصولات پلیمری (مانند پلاستیک، لاستیک، پوشش ها، الیاف مصنوعی) است که می تواند انرژی ماوراء بنفش را محافظت یا جذب کند، اکسیژن منفرد را خاموش کند و هیدروپراکسیدها را به مواد غیر فعال تجزیه کند. تحت تابش نور، پلیمر می تواند امکان واکنش فتوشیمیایی را از بین ببرد یا کند کند، از فرآیند پیری نور جلوگیری کند یا به تاخیر بیاندازد تا به هدف افزایش عمر محصولات پلیمری دست یابد.
2. انواع تثبیت کننده های نور
l محافظ نور: نوعی ماده است که می تواند اشعه ماوراء بنفش را محافظت یا منعکس کند، به طوری که نور نمی تواند به داخل پلیمر نفوذ کند و در نتیجه از پلیمر محافظت می کند. عوامل محافظ نور شامل رنگدانه های معدنی مانند کربن سیاه و اکسید تیتانیوم و رنگدانه های آلی مانند آبی فتالوسیانین و فتالوسیانین سبز هستند که در این میان کربن سیاه بهترین اثر محافظ را دارد.
l جاذب اشعه ماوراء بنفش: عملکرد آن می تواند به طور موثر پرتوهای فرابنفش را با طول موج 290-410 نانومتر جذب کند، اما به ندرت نور مرئی را جذب می کند و پایداری حرارتی و پایداری نور خوبی دارد. با توجه به ساختار شیمیایی آن، می توان آن را به: o-هیدروکسی بنزوفنون ها، بنزوتریازول ها، سالیسیلات ها، تریازین ها و اکریلونیتریل های جایگزین تقسیم کرد. به عنوان تثبیت کننده نور کمکی و تثبیت کننده نور مانع، به ویژه در پلی اولفین ها یا پوشش ها استفاده می شود.
l Quencher: می تواند انرژی جذب شده توسط کروموفور در پلاستیک را بپذیرد و انرژی را به صورت گرما، فلورسانس یا فسفرسانس ساطع کند و در نتیجه از پلیمر در برابر آسیب UV محافظت کند. اثر تثبیت خوبی بر روی پلیمرها دارد و بیشتر در فیلم ها و الیاف استفاده می شود. عمدتاً برخی کلاتهای آلی نیکل دو ظرفیتی. تثبیت کننده های نور آلی نیکل عملکرد خوبی دارند، اما ممکن است به دلیل سمی بودن یون های فلزات سنگین با سایر خاموش کننده های غیر سمی یا کم سم جایگزین شوند.
l پاک کننده رادیکال های آزاد: این نوع تثبیت کننده نور می تواند رادیکال های آزاد فعال تولید شده در پلیمر را جذب کند و در نتیجه فرآیند اکسیداسیون نور را مهار کرده و به هدف تثبیت نور دست یابد. تثبیت کننده های نور آمین عمدتاً مانع (HALS). این نویدبخش ترین نوع جدید تثبیت کننده نور با راندمان بالا است و متوسط نرخ رشد تقاضای سالانه در جهان بین 20 تا 30 درصد است.
l تجزیه کننده هیدروپراکسید: یکی از تثبیت کننده های نور آمین مانع است. پلیمرها میتوانند هیدروپراکسیدها را در طول ذخیرهسازی و پردازش تولید کنند که منجر به تخریب اکسیداتیو نوری پلیمرها میشود و تجزیهکنندههای هیدروپراکسید میتوانند پراکسیدها را تجزیه کنند، رادیکالهای نیتروژن-اکسیژن پایدار تولید کنند و رادیکالهای آزاد را بیشتر جذب کنند و در نتیجه از تخریب پلیمر جلوگیری کنند.
3. معایب تثبیت کننده های نور
l عامل محافظ نور دارای اثر محافظتی خوب و قیمت پایین است، اما دارای خواص محافظ نور و رنگ است و فقط برای مواد مات مناسب است.
l جاذب های اشعه ماوراء بنفش کاربرد وسیعی دارند اما به دلیل اثر محافظتی نمی توانند به طور موثر از سطح محصولات و محصولات نازک محافظت کنند. در عین حال، به دلیل اینکه آنها ترکیبات آلی خالص هستند، فرار، یخ زدگی، مهاجرت و استخراج با حلال نیز وجود دارد. معایبی که نه تنها بر تداوم عملکرد آن تأثیر می گذارد، بلکه منجر به آلودگی محیط زیست نیز می شود.
l خاموش کننده حالت برانگیخته و تجزیه کننده هیدروپراکسید دارای پایداری نوری بالا، فراریت کم، شکوفایی و مهاجرت کمی هستند و در برابر استخراج مقاوم هستند که می تواند به طور موثر از سطح محصولات و محصولات نازک محافظت کند. با این حال، رنگ تیره است، سمیت و آلودگی محیطی زیاد است، و در دمای بالا تجزیه می شود و رنگ آن تغییر می کند، که با افزودنی های حاوی گوگرد اثر متقابل دارد.
l پاک کننده رادیکال آزاد به رنگ روشن است، دارای اثر تثبیت نور برجسته است و می تواند به طور موثر از سطح محصولات و محصولات نازک محافظت کند. اما به دلیل قلیایی بودن، اثر آنتاگونیستی با سوبستراها و مواد افزودنی اسیدی دارد. محیط اسیدی بر عملکرد آن تأثیر می گذارد. در عین حال مانند جاذب اشعه ماوراء بنفش، به دلیل اینکه یک ترکیب آلی خالص است، دارای معایبی از جمله فرار، شکوفایی، مهاجرت و استخراج است.
4. نمونه هایی از مکانیسم عمل تثبیت کننده های نور
1. UVA
2. هالز
