塑料、橡膠和纖維等高聚物制品由于吸收紫外線發(fā)生降解，加速其變色與老化，影響材料的性能。因此，在高聚物制品中添加光穩(wěn)定劑變的很有必要。目前，光穩(wěn)定劑按照作用機(jī)理的不同可以分為自由基捕獲劑、紫外線吸收劑、光屏蔽劑和猝滅劑。今天我們就光穩(wěn)定劑的分類、各類光穩(wěn)定劑的作用機(jī)理做簡(jiǎn)單講解。

光穩(wěn)定劑的分類

1、自由基捕獲劑

自由基捕獲劑是一類捕獲高分子材料中高活性自由基的光穩(wěn)定劑，可以抑制或減緩光氧化反應(yīng)的發(fā)生。受阻胺類光穩(wěn)定劑（HALS）是自由基捕獲劑中最具代表性，目前應(yīng)用最為廣泛的光穩(wěn)定劑，它具有幾乎無色毒性小、不會(huì)使樹脂著色、價(jià)格低廉和出色的光穩(wěn)定性能等優(yōu)點(diǎn)。

目前普遍接受的觀點(diǎn)是由捕獲自由基、分解過氧化物和淬滅單線態(tài)氧協(xié)同作用產(chǎn)生的結(jié)果。

受阻胺光穩(wěn)定劑捕獲自由的作用機(jī)理

受阻胺光穩(wěn)定劑分解過氧化氫作用機(jī)理

2、紫外線吸收劑

紫外線吸收劑具有吸收近紫外光、耗散光能的作用。以前是用量最大，也是研發(fā)到投入工業(yè)化應(yīng)用最早的一類光穩(wěn)定劑，現(xiàn)在應(yīng)用范圍沒有以前廣泛，但在某些領(lǐng)域的銷量一直位于前列。

紫外線吸收劑自身可以吸收紫外光能量，然后轉(zhuǎn)化為一種對(duì)環(huán)境沒有污染的熱能釋放出去，但它本身幾乎不吸收可見光，具有很好的光穩(wěn)定作用。

這類化合物具有特殊的分子結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中多數(shù)存在分子內(nèi)氫鍵，在一般狀態(tài)下氫鍵是閉合的，當(dāng)有波長(zhǎng)為 290-400nm 的紫外光照射時(shí)，它會(huì)吸收紫外光能量，達(dá)到激發(fā)態(tài)，分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移使分子內(nèi)氫鍵打開，分子變成一種不穩(wěn)定的酮式結(jié)構(gòu)并回到基態(tài)，同時(shí)把光能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出去，相當(dāng)于自身吸收紫外光的能量，避免大分子體系受到紫外光能量的干擾，從而防止了高分子材料光氧化或光降解。

不同類型的紫外線吸收劑具有不同的有效官能團(tuán)，按照化學(xué)結(jié)構(gòu)通?？煞譃楸讲⑷蝾?、二苯甲酮類、三嗪類、水楊酸酯類等。

苯并三唑類紫外線吸收劑的結(jié)構(gòu)通式作用機(jī)理

二苯甲類紫外線吸收劑的結(jié)構(gòu)通式和作用機(jī)理

三嗪類紫外吸收劑的結(jié)枘還式和作用機(jī)理

Fries 型光化學(xué)重排

3、光屏蔽劑

光屏蔽劑又叫遮光劑，通過反射或者吸收紫外線的方式將高分子材料與紫外線隔絕開來，避免紫外線進(jìn)入材料內(nèi)部，有效地防止聚合物的降解老化。常用的有光屏蔽劑炭黑、二氧化鈦、氧化鋅和二氧化鈰等無機(jī)顏料和酞菁藍(lán)、酞菁綠等有機(jī)顏料，其中炭黑屏蔽效果最好而被廣泛使用明。

4、猝滅劑

淬滅劑又稱減活劑或消光劑，可以有效地將高分子中光敏發(fā)色團(tuán)激發(fā)的能量轉(zhuǎn)移，并以某種形式釋放，使材料有效地避免發(fā)生光降解。與紫外線吸收劑相比，這類光穩(wěn)定劑對(duì)紫外線的吸收較少，但在通常情況下效果優(yōu)于紫外線吸收劑。猝滅劑大部分為過渡態(tài)金屬的有機(jī)化合物。

常用的猝滅劑主要是鎳的有機(jī)絡(luò)合物，可與苯并三唑類、二苯甲酮類等紫外線吸收劑產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。

光穩(wěn)定劑的應(yīng)用

光穩(wěn)定劑作為一種添加劑可廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、涂料、合成纖維等高分子制品中。在汽車、建筑材料、醫(yī)用塑料、橡膠制品、合成纖維、采光材料、有機(jī)玻璃、軍用器械、耐光涂料、農(nóng)用薄膜、包裝材料等行業(yè)都有著非常廣泛的應(yīng)用。

自由基捕獲劑和紫外線吸收劑在多個(gè)領(lǐng)域都有應(yīng)用，淬滅劑主要用于薄膜和纖維，光屏蔽劑僅適用于不透明材料中。