塑料降解与稳定化（Ⅳ）：光降解与光稳定（下）.pdf

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1、2011年第1期(总第85期)塑料助剂47塑料降解与稳定化(IV)：光降解与光稳定(下)吴茂英(广东工业大学轻工化工学院，广州，510006)f1)阻止或减少聚合物对紫外线吸收。2塑料光稳定f21以非自由基方式分解聚合物中的氢过氧化2．1基本原理物。根据上述聚合物光降解机理，大多数常用聚(31猝灭激发态聚合物分子或单线态氧。合物光降解是由于含有微量杂质发色团引起的。f4)钝化重金属离子。原理上．解决这些聚合物耐光性问题的根本方法(5)捕获自由基。是改进合成、加工和储存工艺及条件以避免或减其中，(1)～(4)阻止光引发，而(5)切断自南基反少引进杂质发色团。但是，由于这种方法实施难度应链增长。同

2、时具备多种功能的光稳定剂，由于协很大，冈此直到目前所能达到的效果是非常有限同效应，将具有更为突出的光稳定效能。目前已开的。在实践中行之有效的聚合物光稳定方法是使发的光稳定剂按其主要作用机理不同可分为：(1)川各种光稳定剂。光屏蔽剂、(2)紫外线吸收剂、(3)激发态猝灭剂、通过以上对聚合物光老化机理的分析可以看(4)氢过氧化物分解剂、(5)自由基捕获剂等五类。出，一种添加剂如果具有下列功能之一，它将是一但是，根据有关研究已获得的认识，大多数光稳定种有效的光稳定剂：剂实际上是多功能的。冈3料光稳定原理示意图收稿日期：201O-08—0448塑料助剂2011年第1期(总第85期)料光稳定原理可刚罔解

3、表示如同3。结构通式如下：2．2光稳定剂及其作用机理H0R2-2．1光屏蔽剂(1)化合物类型／X光屏蔽刹又称遮光刹，主要是炭黑、二氧化0RX=H．Cl钛、氧化锌、二氧化铈等无机颜料?R，=CH3-CHl7’支链烷基R!=H，支链烷基(2)功能与机理邻羟基二苯甲酮类邻羟基苯并■唑类光屏蔽制对聚合物的光稳定功能来自于它们能在料表面反射或吸收太阳光紫外线．像是在代表性品种主要有：聚合物与光源之间设置一道屏障，阻止紫外线深OOH0H入聚合物内部，从而可使聚合物得到保护。c炭黑具有独特的多核共轭芳烃结构，同时还含有邻羟基芳酮、酚、醌等基团以及稳定的自南基，冈此，对聚合物同时具有紫外线屏蔽、激发态(CH3

4、)3猝灭以及白南基捕获等作用。炭黑作为聚合物的＼NHO．HO．，C光稳定刹具有很高的效能，但冈它会使制品变成黑色使其应川受到了限制。炭黑的平面结构示意H冈如罔4。Tinuvin上Jlinuvin326H＼Of2)功能与机理O0紫外线吸收剂(UVA)的光稳定功能主要来自于它们能选择性地强烈吸收对聚合物有害的太阳光紫外线而自身又具有高度的耐光性。能选择性地强烈吸收紫外线的有机化合物不少．但能Hj作聚合物光稳定剂者不多，这是冈为它们中的大多数自身对光不稳定。HO研究表明，UVA的耐光件米自于它们能彤成分子内氢键(IMHB)螫合环，并通过非常快速的激H发态分子内质子转移(ESIPT)和高效无辐射去活过

5、H程0c)进行可逆酚式一醌式互变异构转换循环而有效地将激发能转化为无害的热能。邻羟基二苯甲酮类化合物和邻羟基苯并j唑冈4炭黑的平面结构示意图类化合物的光致可逆酚式一醌式互变异构过程分别见式《29)和(3o)。2．2．2紫外线吸收剂n、O()()(1)类型文献报道的紫外线吸收剂包括邻羟基二苯甲／。／Cf291酮、邻羟基苯许唑、邻羟基苯i嗪、水杨酸酯、苯(】R0R甲眩酯、肉桂腹酯、草酰苯胺等类型化合物但是．o由f实』{j的光稳定刹还需同时满足多方面其他性／Rl能要求，冈此目前工、lI，上广泛嘘川的主要是二苯、X、RXRL}]、苯行唑等类型邻羟基芳香化合物，邻羟基二苯甲酮和邻羟基苯行唑紫外线吸收刹的

6、分子酚醌式第1期吴慢英．塑料降解与稳定化(Ⅳ)：光降解与光稳定(下)49不断深入的光谱实验研究和量子力学计算分问态S”一S过渡后再转换到S，S”是南2号N原析已揭示，虽然通过激发态分子内质子转移(ES-子重新杂化形成的折迭型醌式构象，相应的能级IPT)进行可逆酚式一醌式互变异构转换是邻羟基冈见图7flJ)。芳香化合物UVA耐光性的基本光物理机理(见图5)．但不同类型化合物体系的具体过程有所不同。根据文献报道。邻羟基二苯甲酮(o—hydroxyBP)U．SlVA可能通过多种渠道消散激发能，除图5所示的基本过程外，还包括形成j线态(冈6)在内的其他S'1路径S’0SlS1酚式醌式(a)S’0SlS

7、'1酚式醌式S”1S”0图5邻羟基芳香族化合物UVA淌散激发能的基本模式S’OS1s’1s0酚式醌式(b)罔7邻羟基苯并二三唑UVA淌散激发能的n丁能模式然而．由邻羟基芳香化合物UVA作添加剂比作表面屏蔽剂时具有更高的光稳定效能的事酚式醌式实可以判断，它们还兼具紫外线吸收作川以外的网6邻羟基二苯甲酮UVA通过j线态其他光稳定功能：的激发能淌散模式(11许多研究者根据这些UVA能使聚合物中杂质羰基的