《塑料助剂》课件5.ppt

5. 光 稳 定 剂塑料助剂塑料助剂塑料助剂塑料助剂 Plastic AdditivePlastic Additive炭黑应用于PE管材镍系光猝灭剂应用于ABS户外桌椅GW-540应用于LDPE长寿大棚膜三嗪-5应用于 PVC护栏5.1 聚合物的光老化原因太阳辐射（0.7~10000nm以上）经过大气层后到达地面的太阳辐射：290~3000nm照射到地面的太阳光中紫外线仅占2%-5%5.1 聚合物的光老化原因各种波长的能量和高分子材料中典型化学键的键能常见聚合物的光降解敏感波长塑料塑料吸收最多的波长吸收最多的波长/nm光降解最敏感的波长光降解最敏感的波长/nmPE﹤150300PP﹤200310PVC﹤210310PMMA﹤240290~315PVAc﹤250280PS﹤260318PC﹤260295PET﹤290290~320波长波长/nm光线的能量光线的能量/(kJ/E﹡ ﹡) 化学键类型化学键类型化学键的键能化学键的键能/(kJ/mol））290419C—H380~420300398C—C340~350320375C—O320~380350339C—Cl300~340400297C—N320~330﹡1E=1爱因斯坦=1mol光子=6×1023个光子为什么光降解过程是缓慢的？ 小部分紫外线具有足以打断聚合物中化学键的能量，因此大多数聚合物会出现不同程度的光老化现象。

5.2 聚合物的光老化机理分子的光物理过程：分子基态分子激发态 光物理过程将大部分被吸收的能量转化为对聚合物无害的热能和波长较长的光 聚合物每吸收平均100-100000个光子才有一个分子发生降解5.2 聚合物的光老化机理光氧化反应-自由基反应历程：链引发：链增长：R· + O2 → ROO·ROO· + RH → R· + ROOHROOH → RO· + ·OHRO· + RH → ROH + R·OH· + RH → ROH + R·R· + R· → R-RR· + ROO· → ROORR· + RO· → RORR· + OH· → ROH链终止：5.2 聚合物的光老化机理聚合物的光老化过程：光老化与热氧老化的区别：Ø 激发能源为光能Ø 断链不一定在弱键位置Ø 引发速度快5.3 光稳定剂作用机理 四种稳定作用方式构成了光稳定化中层次逐渐深入的四道防线，每一道防四种稳定作用方式构成了光稳定化中层次逐渐深入的四道防线，每一道防线都可抑制紫外线的破坏作用线都可抑制紫外线的破坏作用5.4 光稳定剂的种类1. 1. 光屏蔽剂光屏蔽剂 又称遮光剂，是一类能够吸收或反射紫外光的物质。

光屏蔽剂构成了光稳定剂的第一道防线光屏蔽剂通常多为一些无机颜料和填料，来源广泛，价格低主要有炭黑、二氧化钛、氧化锌、锌钡等防护效果好、价格低，但具有遮光性和着色性，仅适用于不透明材料氧化锌和二氧化钛稳定剂为白色颜料，可使光反射掉而呈现白色光屏蔽剂中效力最大的是炭黑炭黑，在聚丙烯中加入2%的炭黑，寿命可达30年以上5.4 光稳定剂的种类2. 2. 紫外线吸收剂紫外线吸收剂 目前应用最广的一类光稳定剂，它能强烈地、选择性地吸收高能量的 紫外光，而自身又具有高度的耐光性构成了光稳定剂的第二道防线v 工业应用最多的紫外线吸收剂包括水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类三唑类和三嗪类三嗪类等 水杨酸苯酯是最早的紫外线吸收剂，其优点是价格便宜，而且与树脂的相容性较好缺点是紫外线吸收率低，而且吸收波段较窄(340nm以下)本身对紫外光不甚稳定，光照后发生重排而明显地吸收可见光，使制品带色Ø水杨酸苯酯类5.4 光稳定剂的种类2. 2. 紫外线吸收剂紫外线吸收剂 有效吸收波长为290～400nm的紫外光，但几乎不吸收可见光，因此适用于浅色透明制品，与大多数聚合物有较好的相容性。

Ø二苯甲酮类UV-5315.4 光稳定剂的种类Ø苯并三唑类 紫外线吸收能力优于二苯甲酮类，能强烈地吸收310～385nm紫外光，几乎不吸收可见光热稳定性优良，但价格较高，可用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、ABS等制品 Ø三嗪类 三嗪类光稳定剂是一类高效的吸收型光稳定剂，对280-380nm的紫外光有较高的吸收能力，较苯并三唑类稳定剂吸收能力强5.4 光稳定剂的种类3. 3. 淬灭剂（能量转移剂）淬灭剂（能量转移剂） 这类稳定剂本身对紫外光的吸收能力很低(只有二苯甲酮类的1/l0～1/20)，在稳定过程中不发生较大的化学变化，但它能转移聚合物分子因吸收紫外线后所产生的激激发态能能，从而防止了聚合物因吸收紫外线而产生的游离基这是光稳定化的第三道防线 猝灭剂主要是一些有机镍络合物，其本身也是高效的氢过氧化物分解剂，不少镍络合物还兼有抗氧和抗臭氧的作用，因此广泛地应用于聚聚烯烃纤维和极薄薄膜极薄薄膜中硫代双酚型硫代双酚型二硫代氨基甲酸二硫代氨基甲酸镍盐5.4 光稳定剂的种类4. 4. 自由基捕获剂自由基捕获剂 自由基捕获剂作为第四道防线是以清除自由基，切断自动氧化链反应的方式实现光稳定目的。

此类化合物几乎不吸收紫外线 用于抗氧剂的自由基捕获剂不耐光，因此不能用作光稳定剂可用于聚合物光稳定的自由基捕获剂主要是受阻胺受阻胺光稳定剂(HALS)，结构通式如下：5.5 光稳定剂的选择 树脂的敏感波长与紫外线吸收剂的有效吸收波长的一致性树脂的敏感波长与紫外线吸收剂的有效吸收波长的一致性树脂的敏感波长与紫外线吸收剂的有效吸收波长的一致性树脂的敏感波长与紫外线吸收剂的有效吸收波长的一致性 与其他助剂的协同效应与其他助剂的协同效应与其他助剂的协同效应与其他助剂的协同效应 二苯甲酮类与钡-镉热稳定剂并用，会使PVC泛黄； 苯并三唑类与有机锡热稳定剂并用会形成粉红色配合物• • 与树脂的相容性与树脂的相容性与树脂的相容性与树脂的相容性 • • 制品的厚度和稳定剂的用量制品的厚度和稳定剂的用量制品的厚度和稳定剂的用量制品的厚度和稳定剂的用量 • • 考虑光稳定剂的毒性考虑光稳定剂的毒性考虑光稳定剂的毒性考虑光稳定剂的毒性5.6 光稳定剂的应用光稳定剂在光稳定剂在PVC农用薄膜中农用薄膜中 的应用的应用5.6 光稳定剂的应用光稳定剂在光稳定剂在PE农膜中农膜中 的应用的应用光稳定剂在光稳定剂在PP电缆、电缆、PS抗老化中抗老化中 的应用的应用。