ممتص الأشعة فوق البنفسجية مادة مضافة مهمة جدًا في المنتجات البلاستيكية. إنه نوع من المثبتات التي تعمل كمثبت للضوء. إنه ينتج بشكل أساسي تأثير استقرار عن طريق امتصاص وتحويل الجزء المدمر من الأشعة فوق البنفسجية من أشعة الشمس. تستخدم ماصات الأشعة فوق البنفسجية بشكل أساسي في المنتجات البلاستيكية ، مثل الألواح والكابلات والأنابيب وغيرها من المنتجات السميكة. في كثير من الحالات ، تُضاف أيضًا ماصات الأشعة فوق البنفسجية إلى الأغشية البلاستيكية لقمع أو تأخير التأثيرات السلبية للأشعة فوق البنفسجية على الأشياء أو المواد المحمية. تأثير.
الأشعة فوق البنفسجية وتأثيراتها الضارة على البوليمرات مثل البلاستيك
نعلم جميعًا أن الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة من الشمس واسعة جدًا ، والإشعاع الذي يمكن أن يصل إلى الأرض يشمل بشكل أساسي الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء. تتناسب طاقة الإشعاع عكسياً مع الطول الموجي ، فكلما كان الطول الموجي أقصر ، زادت الطاقة. من بينها ، الأشعة فوق البنفسجية في نطاق الطول الموجي 290 نانومتر -400 نانومتر لها أقصر طول موجي وأعلى طاقة ، وهي أيضًا الأكثر تدميراً للبوليمرات مثل البلاستيك. عادة ما تكون طاقة الرابطة للبوليمرات العضوية في حدود 290 ~ 400 كيلو جول / مول ، لذلك من السهل تدمير الأشعة فوق البنفسجية. لذلك ، فإن الأشعة فوق البنفسجية هي العامل الرئيسي الذي يؤثر على التصوير الضوئي للمواد البلاستيكية. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن مركبات البوليمر ذات الهياكل المختلفة لها حساسية مختلفة لمختلف نطاقات الطول الموجي والقصير للأشعة فوق البنفسجية.
يرجع السبب في امتلاك مواد البوليمر مثل البلاستيك إلى العديد من الخصائص الممتازة إلى سلاسلها الجزيئية الطويلة بما يكفي. ومع ذلك ، بسبب الطول الموجي القصير والطاقة العالية للأشعة فوق البنفسجية ، تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية (غالبًا بمشاركة الأكسجين) ، تمتص مواد البوليمر بعد الأشعة فوق البنفسجية ، فمن السهل تكوين حالة متحمس إلكترونيًا. يمكن للجزيئات في هذه الحالة المثارة أن تسبب سلسلة من التفاعلات الكيميائية الضوئية ، أي تفاعلات الجذور الحرة المتسلسلة ، وفي الوقت نفسه ، يحدث "شيخوخة الأكسجين الضوئي" أو "تفاعل الأكسدة الضوئية" مع الأكسدة. يتم قطع أو ربط سلاسل الجزيئات الكبيرة للبوليمر إلى حد معين ، مما يؤثر بشكل مباشر على أداء مادة البوليمر ، لذلك تظهر سلسلة من ظواهر الشيخوخة. مثل التعتيم والهشاشة والتصلب وتشقق السطح وتدهور الخواص الميكانيكية والكهربائية ، بحيث يفقد في النهاية قيمة استخدامه.
مفهوم ووظيفة ممتص الأشعة فوق البنفسجية
تحتوي مواد البوليمر على هياكل جزيئية مختلفة ، ومقاومتها للأشعة فوق البنفسجية مختلفة بشكل طبيعي ، مما يعني أن مواد البوليمر المختلفة لها "ثبات ضوئي" مختلف. بالنسبة لمواد البوليمر التي تحتوي على روابط غير مشبعة مثل الروابط المزدوجة مثل ABS و SBS ، يسهل امتصاصها للأشعة فوق البنفسجية وتخضع لتفاعلات الأكسدة الضوئية ، وبالتالي فإن ثباتها الضوئي ليس جيدًا. ولكن بالنسبة للبوليمر النقي الذي يحتوي على روابط كيميائية مشبعة فقط ، فإنه لا يمتص الأشعة فوق البنفسجية أو يمتصها بصعوبة ، لذلك فهو مستقر للأشعة فوق البنفسجية.
لكن الوضع الفعلي هو أن هذا النوع من البوليمر النقي ذو الروابط المشبعة غير موجود ، لأنه في عملية الإنتاج الصناعي للبوليمرات ، مثل البلمرة ، وتحبيب البثق ، وصب الحقن ، والتخزين ، وما إلى ذلك ، يؤدي حتمًا إلى إدخال بقايا محفز ، وبعض الشوائب مثل نظرًا لأن هيدروبيروكسيدات التتبع حساسة للضوء ، وبعد امتصاص الأشعة فوق البنفسجية ، فإنها ستؤدي إلى تفاعل ضوئي للمادة.
تعد ماصات الأشعة فوق البنفسجية حاليًا أكثر فئات مثبتات الضوء استخدامًا. يمكن أن تمتص بقوة وانتقائية الضوء فوق البنفسجي عالي الطاقة ، وتحرر أو تستهلك الطاقة الممتصة كطاقة حرارية أو إشعاع منخفض الطاقة غير ضار في شكل تحويل للطاقة ، وبالتالي منع الكروموفور في البلاستيك من امتصاص الطاقة فوق البنفسجية.
تصنيف ماصات الأشعة فوق البنفسجية
تشمل ماصات الأشعة فوق البنفسجية مجموعة متنوعة من المركبات. وفقًا للهيكل ، فإنه يشمل بشكل أساسي البنزوفينون ، الساليسيلات ، البنزوتريازول ، الأكريلونيتريل البديل ، التريازينات ، إلخ. الأكثر استخدامًا في صناعة البلاستيك هو البنزوفينون والبنزوتريازول.
تعتبر ماصات البنزوفينون للأشعة فوق البنفسجية حاليًا أكثر أنواع ماصات الأشعة فوق البنفسجية استخدامًا. تمتص تقريبًا نطاق الأشعة فوق البنفسجية بالكامل. آلية الثبات الضوئي هي هيدروكسيل الهيدروجين على حلقة البنزين والكربونيل المجاور في الجزيء. تتشكل روابط الهيدروجين داخل الجزيئية بين الأكسجين ، وتشكل حلقة استخلاب ، وعندما يتم امتصاص طاقة الضوء فوق البنفسجي ، يخضع الجزيء للاهتزاز الحراري ، وتتكسر الرابطة الهيدروجينية ، ويتم فتح حلقة إزالة معدن ثقيل ، بحيث يمكن أن يكون الضوء فوق البنفسجي الضار ممكنًا. تحولت إلى طاقة حرارية ضارة غير ضارة يتم إطلاقها. في جهاز امتصاص الأشعة فوق البنفسجية diphenyl ketone ، يجب أن يكون هناك مجموعة ortho hydroxyl ، وإلا فلا يمكن استخدامه كمثبت للضوء للبوليمرات. تشتمل الأنواع النموذجية النموذجية لهذا النوع من أجهزة امتصاص الأشعة فوق البنفسجية على الأشعة فوق البنفسجية -531 والأشعة فوق البنفسجية -9 وما إلى ذلك.
ماصات الساليسيلات للأشعة فوق البنفسجية هي أقدم أنواع ماصات الأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن تشكل روابط هيدروجينية في الجزيء ، وقدرتها على امتصاص الضوء فوق البنفسجي منخفضة للغاية ، ونطاق الامتصاص لطول الموجة ضيق للغاية (أقل من 340 نانومتر). ومع ذلك ، بعد امتصاص كمية معينة من الطاقة ، تحدث إعادة الترتيب الجزيئي. يتم تكوين بنية البنزوفينون ذات القدرة القوية على امتصاص الضوء فوق البنفسجي ، مما ينتج عنه تأثير استقرار ضوئي قوي.
تشبه آلية تثبيت الضوء لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية benzotriazole تلك الموجودة في benzophenones ، وهناك أيضًا حلقة مخلبية لرابطة الهيدروجين في الجزيء ، والتي تتكون من هيدروكسيل الأكسجين والنيتروجين في مجموعة التريازول. عندما يتم امتصاص الضوء فوق البنفسجي ، تنكسر رابطة الهيدروجين أو تتحول إلى فوتوتومير ، مما يحول الطاقة فوق البنفسجية الضارة إلى طاقة حرارية غير ضارة. تشمل الأنواع النموذجية النموذجية لهذا النوع من أجهزة امتصاص الأشعة فوق البنفسجية UV-P و UV -326 و UV -327 و UV -329 وما إلى ذلك.
