UV安定化のためのトップ3のプラスチック添加剤

UV放射への暴露

時間の経過とともに、日光からの紫外線にさらされると、プラスチックが劣化します。ポリマーの光分解は、短波で構成された目に見えない紫外線が発生すると発生します 長さは、プラスチックのポリマー鎖を分解します。これは光分解プロセスと呼ばれます。紫外線にさらされることで物性が低下します。これらには、衝撃強度の喪失、色の変化、亀裂、伸びおよび引張強度の喪失、ならびに表面のチョーキングが含まれます。たとえば、紫外線による光劣化により、ガーデンチェアは光沢を失い、もろくなります。また、スタジアムの座席の色は白亜質に見え、一部のプラスチックは黄色になり、ひびが入ります。

紫外線のいくつかの特徴

紫外線は太陽スペクトルのわずか4.6％を占めています。ナノメートル（nm）で計算され、290〜400の範囲です。ただし、UVB範囲の最も攻撃的な部分は、280〜315ナノメートルの非常に短い波長です。紫外線のエネルギー被曝（照射）の量は、世界のどこにいるかによって異なります。

照射とは

照射とは、特定の領域に一定期間にわたって入射する紫外線エネルギーです。 1Ly =1 cal / cm ² =4.184 E ⁴ ジュール/ m ² （Ly =Langley）したがって、1年間の屋外での連続使用でプラスチック部品に伝達されるエネルギー量は220kcal / cm ² です。 スーダンでは/年、スウェーデンでは70歳です。

各プラスチックは、290〜400nmのUV領域内の特定の波長に敏感です。ポリプロピレンには、290〜300、330、370nmの3つの最大値があります。ナイロンの範囲は290-315で、PVCホモポリマーは320です。

ポリマーのUV波長感度（nm）

マテリアル	活性化スペクトルの最大値
ナイロン	290-315
アクリル	290-315
スチレンアクリロニトリル	290、310-330
ポリカーボネート	280-310
ポリスチレン	310-325
ポリエチレン	300-310、340
ポリプロピレン	290-300、330、370
ABS	300-310、370-385
PVCホモポリマー	320
PVC共重合体	330、370
ポリウレタン（芳香族）	350-415

ポリマーの劣化

ポリマーの光分解は、太陽からの紫外線が発色団と呼ばれるポリマー形成の化学基によって吸収されるときに発生します。発色団は、「その存在が化合物の色の原因となる原子または原子のグループ」です。ポリマー配合物は、ハロゲン化難燃剤、充填剤および顔料などの他の添加剤を含み得る。 UV安定剤が開発され、光開始プロセスを阻害するためにポリマーに添加されています。上位3種類は、紫外線吸収剤、クエンチャー、ヒンダードアミン光安定剤（HALS）です。

1）紫外線吸収剤

吸収体は、発色団と競合して紫外線を吸収することによって機能する一種の光安定剤です。吸収体は、有害な紫外線を無害な赤外線または熱に変え、ポリマーマトリックスを通して放散します。 UV吸収剤には低コストという利点がありますが、短期間の曝露にのみ役立つ場合があります。紫外線吸収剤は次のとおりです。

アブソーバー

UV吸収剤には低コストという利点がありますが、短期間の曝露にのみ役立つ場合があります。紫外線吸収剤は次のとおりです。

• カーボンブラックは、最も効果的で一般的に使用されているUV 放射線の1つです。 吸収体。

• もう1つのUV吸収剤は、300〜400nmの範囲で有効なルチル型酸化チタンです。ただし、315未満の非常に短い波長のUVB範囲ではあまり役に立ちません。

• ヒドロキシベンゾフェノン

• ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾールは、中性または透明な用途に適しているという利点を持つよく知られたUV安定剤でもあります。ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾールは、100ミクロン未満の薄い部品ではあまり有用ではありません。

• PVC用ベンゾフェノン

• ポリカーボネート用のエンゾトリアゾールおよびヒドロキシフェニルトリアジン。

• ポリアミド用オキサニリド

2）クエンチャー

消光剤は、エネルギー移動プロセスによって発色団の励起状態を基底状態に戻します。エネルギー伝達剤は、プラスチック材料の光酸化中に形成されたカルボニル基の励起状態をクエンチし、ヒドロペルオキシドの分解によって機能します。これにより、結合の切断が防止され、最終的にはフリーラジカルの形成が防止されます。

ニッケルクエンチャー

ニッケルクエンチャーは、農業用フィルムの製造に使用される一般的なタイプです。これらは重金属を含み、最終製品に黄褐色または緑色を与えるため、広く使用されていません。ただし、ニッケルクエンチャーは、次に説明するヒンダードアミン光安定剤のように紫外線を効果的に安定させることはできません。

3）ヒンダードアミン光安定剤（HALS）

HALSは、プラスチック材料の光酸化中に形成されたフリーラジカルをトラップすることによって作用する長期的な熱安定剤です。したがって、HALSは光分解プロセスを制限します。ヒンダードアミン光安定剤が紫外線の吸収によって生成されたラジカルを除去する能力は、デニソフサイクルとして知られるプロセスによるニトロキシラジカルの形成によって説明されます。

市販されているHALS製品には大きな構造上の違いがありますが、すべてが2,2,6,6-テトラメチルピペリジン環構造を共有しています。 HALSは、UV放射用の最も熟練した安定剤の一部です。

幅広いプラスチック用のUV安定剤

たとえば、HALSは自動車産業でのポリプロピレンの成長を可能にしました。 HALSは、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリウレタンにも非常に効果的ですが、PVCの紫外線放射の安定剤としては有用ではありません。

UV安定剤の組み合わせ

3つすべてが異なるメカニズムによって機能するため、それらは相乗的な紫外線吸収添加剤に組み合わされることがよくあります。たとえば、ベンゾトリアゾールは、色素沈着したシステムを退色や色の変化から保護するために、HALSと組み合わされることがよくあります。

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