不使用光稳定剂(上)和使用光稳定剂(下)经过长期暴晒后的大棚膜对比图
光稳定剂是一种添加剂,它能屏蔽或吸收紫外线的能量,猝灭单线态氧及将过氧化物分解成非活性物质等功能,延长塑料在光辐射下的寿命,减少光老化。光稳定剂按作用机理一般可分为:光屏蔽剂、紫外光吸收剂、猝灭剂和受组胺光稳定剂4类。其中受阻胺类光稳定剂是市场中具竞争力的产品。
1. 光屏蔽剂
光屏蔽剂通过反射或吸收紫外光,从而保护聚合物延缓材料衰老。通常作为光屏蔽剂的多是一些无机颜料和填料,常见的光屏蔽剂主要有炭黑、氧化锌、二氧化钛和锌钡等。
特点:成本低,但会有遮光性和着色性问题,仅对于非透明材料适用。
2. 紫外光吸收剂
紫外光吸收剂是通过把光能转化为热能,避免或减弱材料的光氧化而起到防护作用。包括水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、取代丙烯腈类等有机化合物
特点:具有较广适用性,但无法有效保护表面或较薄的产品,此外,纯有机物还有易挥发、喷霜、迁移、易溶于有机溶剂等问题,无持久性且容易造成环境污染。
3.猝灭剂
猝灭剂能使聚合物吸收UV光后,转换为激发态的能量转移到猝灭剂分子上,以热能或发射荧光的无害形式消散能量,从而保护聚合物,目前主要是二价镍螯合物,有机物为取代酚或硫代双酚等。
特点:虽然激发态淬灭剂性能高、挥发性低、喷霜且较稳定,但颜色深,高温下易分解变色,与含硫添加剂存在对抗作用,有毒且污染问题难解决。
4.受组胺光稳定剂(HALS)
也叫自由基捕获剂,从20世纪70年代日本开发以来,就成为了世界上发展最快的光稳定剂,各大供应商通过研发不断拓展其应用范围,受阻胺包括哌啶系、咪唑烷酮系、氮杂环烷酮系等衍生物,它能捕获自由基、分解过氧化物、猝灭单线态氧,稳定性超过了其他所有光稳定剂,稳定效果比紫外线吸收剂高2-4倍,具有低挥发、耐迁移、耐高温的特点。
受阻胺类光稳定剂作用机理
受阻胺光稳定剂下游主要应用在农业薄膜、汽车、建筑、包装等领域。受HALS行业生产技术不断创新,HALS聚合物产品种类以及性能提升,目前应用范围不断扩大,主要用于塑料、纤维、涂料等,对较薄的产品同样具有较好的防护。例如农用薄膜在使用2-3年后,由于杀虫剂、杀菌剂甚至硫磺薰蒸剂被大量使用,其农残的S、Cl等酸性物质含量可达2000PPm以上,西瓜、鲜花等作物甚至可达5000PPM,高量农残对农膜寿命影响很大,很容易导致传统光稳定助剂失活,进而丧失防护功能,在使用HALS后,可以有效提高农膜耐酸性和使用寿命,此外透过长波UV更有利于作物生长。