Gandrīz visas plastmasas ir pakļautas degradācijai, ja tās tiek pakļautas ultravioletajai gaismai, piemēram, saules gaismai vai dienasgaismas apgaismojumam. Šī noārdīšanās var notikt apstrādes laikā vai pēc produkta lietošanas, un tās simptomi ir trauslums, krāsas maiņa un fizikālo īpašību, piemēram, triecienizturības, stiepes izturības un krāsas, zudums — tas viss samazina plastmasas kalpošanas laiku. Ikdienas UV degradācijas piemērs ir zāliena krēsls, kas laika gaitā plastmasas degradācijas dēļ var mainīt krāsu un kļūt trausls.
UV stabilizācijas piedevas ir savienojumi, kas pievienoti, lai novērstu plastmasas bojāšanos un ievērojami pagarinātu galaprodukta kalpošanas laiku. UV stabilizatorus pievieno ļoti zemā daudzumā, parasti {{0}},1–0,5 procenti no polimēra. Šīs piedevas bieži var kombinēt ar bāzes polimēru ražošanas laikā vai sagatavot kā daļu no galvenās maisījuma. Tirgū ir daudz piedevu UV stabilizācijai, tostarp Amshield, Amcor Ultra Violet Inhibitor stabilizators.
Kas ir fotooksidācija?
Plastmasas noārdīšanās, ko izraisa UV gaisma, ir ķīmiska procesa, ko sauc par fotooksidāciju vai fotodegradāciju, rezultāts. UV gaisma degradē esošās ķīmiskās saites polimēru ķēdēs, vājinot plastmasu, samazinot tās molekulmasu, izraisot stiprības zudumu un citus nevēlamus simptomus, kā aprakstīts iepriekš. Molekulārā degradācija, piemēram, fotooksidācija, bieži izraisa plastmasas neveiksmi, tāpēc ir svarīgi saprast šos procesus un to, kā no tiem izvairīties!
Neaizsargātu polimēru UV izturība atšķiras atkarībā no struktūras un sastāva. Dažas plastmasas ir vairāk pakļautas fotooksidācijai to struktūras un funkcionālo grupu dēļ. Saites, kas ir visvairāk jutīgas pret fotooksidāciju, ir oglekļa-slāpekļa saites, piemēram, nitrili, amīdi un amīni; oglekļa-skābekļa saites, piemēram, ēteri, esteri, ketoni un karbonskābes; oglekļa-hlora saites; skābekļa-skābekļa saites, piemēram, peroksīdi; un slāpekļa-ūdeņraža saites, piemēram, amīdi un amīni.
UV stabilizējošu piedevu veidi
Lai kavētu fotooksidācijas procesu un aizsargātu plastmasu no kaitīgajiem UV stariem, tiek izmantoti UV stabilizatori. UV aizsardzību var nodrošināt dažādos veidos atkarībā no konkrētā izmantotā UV stabilizatora. Parasti visizplatītākie piedevu veidi darbojas kā UV absorbētāji, slāpētāji vai HALS, un dažos gadījumos var izmantot vairāk nekā vienu piedevu, lai nodrošinātu vēlamo UV stabilitātes līmeni.
UV absorbētāji: ar pietiekamu gaismas ievadi, jutīgās funkcionālās grupas (sauktas par hromoforiem) polimēros tiek pakļautas virknei reakciju, lai radītu brīvos radikāļus. Šis UV stabilizatora veids, kā norāda nosaukums, absorbē UV starojumu, lai novērstu fotooksidatīvu reakciju sākšanos. Kad UV siltums ir absorbēts, tas tiek izkliedēts caur polimēru ķēdēm. Melns ir lielisks UV absorbētājs, tāpēc, lai aizsargātu plastmasas izstrādājumus no UV stariem, bieži tiek pievienotas krāsas, krāsvielas vai elementārs ogle. UV absorbētāju piemēri ir arī benzotriazoli un hidroksifeniltriazīni.
Dzēšamie līdzekļi: Fotooksidācijas process ietver vairākas reakcijas, kas galu galā rada brīvos radikāļus, kas reaģē ar vairākām saitēm polimēra ķēdē, iznīcinot plastmasas integritāti. Rūdītāji darbojas, dzēšot enerģiju, kas rodas fotooksidācijas reakciju laikā, tādējādi atgriežot ierosinātās molekulas sākotnējā stāvoklī, kur tām ir mazāka iespēja izplatīt brīvos radikāļus veidojošo fotooksidācijas reakciju. Šāda veida UV stabilizatora piemērs ir niķeļa slāpētājs.
HALS: kavētie amīna gaismas stabilizatori (HALS) ir UV stabilizatori, kas mērķē un aiztur brīvos radikāļus, kas rodas fotooksidācijas laikā, neļaujot tiem reaģēt ar polimēra struktūru. HALS struktūra atšķiras, bet parasti tai ir 2,2,6,6-tetrametilpiperidīna gredzena struktūra.
