자외선 안정화를 위한 상위 3가지 플라스틱 첨가제

자외선 노출

시간이 지남에 따라 햇빛의 자외선에 노출되면 플라스틱이 분해됩니다. 단파로 구성된 비가시 UV 방사선이 발생하면 폴리머 광분해가 발생합니다. 길이는 플라스틱의 폴리머 사슬을 분해합니다. 이것을 광분해 과정이라고 합니다. 자외선에 노출되어 물성이 저하되는 원인이 됩니다. 여기에는 충격 강도 손실, 색상 변화, 균열, 연신율 및 인장 강도 손실, 표면 초킹이 포함됩니다. 예를 들어, 자외선으로 인한 광분해는 정원용 의자가 광택을 잃고 부서지기 쉬운 원인이 됩니다. 또한 경기장 좌석의 색상이 백악질로 보이며 일부 플라스틱은 심지어 노랗게 되어 금이 가기도 합니다.

자외선 복사의 일부 특성

자외선은 태양 스펙트럼의 4.6%만 차지합니다. 나노미터(nm)로 계산되며 범위는 290~400입니다. 그러나 UVB 범위에서 가장 공격적인 부분은 280~315나노미터의 매우 짧은 파장입니다. UV 방사선 에너지 노출(조사)의 양은 귀하가 세계 어디에 있는지에 따라 다릅니다.

방사선이란 무엇입니까

조사는 주어진 기간 동안 특정 영역에 입사하는 UV 복사 에너지입니다. 1Ly =1cal/cm ² =4.184 E ⁴ 줄/m ² (Ly=Langley) 따라서 1년 동안 야외에서 지속적으로 사용하는 동안 플라스틱 부품에 전달되는 에너지의 양은 220kcal/cm ² 입니다. /연도는 수단에서, 스웨덴에서는 70입니다.

각 플라스틱은 290-400nm UV 영역 내의 특정 파장에 민감합니다. 폴리프로필렌은 290-300, 330 및 370 nm에서 3개의 최대값을 갖습니다. 나일론의 범위는 290-315이고 PVC 호모폴리머의 범위는 320입니다.

고분자의 UV 파장 감도(nm)

재료	활성화 스펙트럼 최대값
나일론	290-315
아크릴	290-315
스티렌 아크릴로니트릴	290, 310-330
폴리카보네이트	280-310
폴리스티렌	310-325
폴리에틸렌	300-310, 340
폴리프로필렌	290-300, 330, 370
ABS	300-310, 370-385
PVC 단독중합체	320
PVC 공중합체	330, 370
폴리우레탄(방향족)	350-415

폴리머 분해

폴리머 광분해는 태양으로부터의 UV 복사가 발색단이라고 하는 폴리머 형성의 화학 그룹에 의해 흡수될 때 발생합니다. 발색단은 "화합물의 색상을 담당하는 원자 또는 원자 그룹"입니다. 중합체 공식은 할로겐화 난연제, 충전제 및 안료와 같은 기타 첨가제를 포함할 수 있습니다. UV 안정제가 개발되어 폴리머에 첨가되어 광개시 과정을 억제합니다. 상위 3가지 유형은 자외선 흡수제, 소광제 및 장애 아민 광 안정제(HALS)입니다.

1) 자외선 흡수제

흡수제는 자외선을 흡수하기 위해 발색단과 경쟁하여 기능하는 일종의 광 안정제입니다. 흡수제는 유해한 UV 복사를 무해한 적외선 복사 또는 폴리머 매트릭스를 통해 소산되는 열로 변경합니다. UV 흡수제는 저렴한 비용의 이점이 있지만 단기 노출에만 유용할 수 있습니다. UV 흡수제는 다음을 포함합니다:

흡수체

UV 흡수제는 저렴한 비용의 이점이 있지만 단기 노출에만 유용할 수 있습니다. UV 흡수제는 다음을 포함합니다:

<울> <리>

카본 블랙은 가장 효과적이고 일반적으로 사용되는 UV 방사선 중 하나입니다. 흡수체.

<리>

또 다른 UV 흡수제는 300-400 nm 범위에서 효과적인 금홍석 산화티타늄입니다. 그러나 315 미만의 매우 짧은 파장의 UVB 범위에서는 그다지 유용하지 않습니다.

<리>

하이드록시벤조페논

<리>

히드록시페닐벤조트리아졸은 또한 중성 또는 투명 적용에 적합한 장점이 있는 잘 알려진 UV 안정제입니다. Hydroxyphenylbenzotriazole은 100미크론 미만의 얇은 부품에는 그다지 유용하지 않습니다.

<리>

PVC용 벤조페논

<리>

폴리카보네이트용 엔조트리아졸 및 하이드록시페닐트리아진.

<리>

폴리아미드용 옥사닐리드

2) 퀀처

소광체는 에너지 전달 과정을 통해 발색단의 여기 상태를 바닥 상태로 되돌립니다. 에너지 전달제는 플라스틱 재료의 광산화 과정에서 생성된 카르보닐기의 여기 상태를 소광시키고 과산화수소의 분해를 통해 기능합니다. 이것은 결합 절단과 궁극적으로 자유 라디칼의 형성을 방지합니다.

니켈 퀜처

니켈 소광제는 농업용 필름 생산에 사용되는 일반적인 유형입니다. 이들은 중금속을 함유하고 최종 제품에 황갈색 또는 녹색을 띠기 때문에 널리 사용되지 않습니다. 그러나 니켈 소광제는 다음에 논의되는 Hindered Amine Light Stabilizers와 같이 UV 방사선을 효과적으로 안정화하지 못합니다.

3) 장애 아민 광 안정제(HALS)

HALS는 플라스틱 재료의 광산화 동안 형성된 자유 라디칼을 포획하여 작용하는 장기 열 안정제입니다. 따라서 HALS는 광분해 과정을 제한합니다. Hindered Amine Light Stabilizers가 UV 복사선의 흡수에 의해 생성된 라디칼을 제거하는 능력은 Denisov Cycle로 알려진 과정을 통한 니트록실 라디칼의 형성으로 설명됩니다.

상업적으로 이용 가능한 HALS 제품에는 광범위한 구조적 차이가 있지만 모두 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 고리 구조를 공유합니다. HALS는 UV 방사선에 대한 가장 숙련된 안정제 중 일부입니다.

광범위한 플라스틱용 UV 안정제

예를 들어, HALS는 자동차 산업에서 폴리프로필렌의 성장을 가능하게 했습니다. HALS는 폴리올레핀, 폴리에틸렌 및 폴리우레탄에도 매우 효과적이지만 PVC의 UV 방사선에 대한 안정제로는 유용하지 않습니다.

UV 안정제의 조합

세 가지 모두 다른 메커니즘에 의해 기능하기 때문에 종종 시너지 효과를 내는 UV 방사선 흡수 첨가제로 결합됩니다. 예를 들어, 벤조트리아졸은 종종 HALS와 결합되어 착색 시스템이 퇴색 및 색상 변화로부터 보호됩니다.

부품, 인쇄 및 문제! 도움이 필요하면 Craftech Industries, Inc.에 문의하세요.

고성능 플라스틱에 대해 자세히 알고 싶으십니까? 무료 가이드를 다운로드하세요!