文献综述
塑料和其它高分子材料, 曝露在日光或强的荧光下, 由于吸收了紫外光的能量, 能引发氧化反应, 导致聚合物降解, 使得制品的外观和物理机械性能变坏, 这一过程称之为光氧化或光老化。目前防光老化的措施除了改进聚合工艺和产品结构外, 另一主要途径是添加稳定剂。光稳定剂品种繁多, 按其作用机理大致可分为四种: ( 1)光屏蔽剂, 如炭黑、氧化锌和一些无机颜料; ( 2)猝灭剂, 如镍的有机络合物; ( 3)紫外光吸收剂, 如水杨酸酯类、二苯甲酮类、三嗪类等有机化合物; ( 4)自由基捕获剂, 如受阻胺类衍生物。
受阻胺类光稳定剂(简称HALS)是继光屏蔽剂, 紫外线吸收剂, 能量转移剂(淬灭剂)之后的一种新型高效光稳定剂, 其效果为传统稳定剂的2~ 4倍,与紫外线吸收剂和抗氧剂有良好的协同效应。该类稳定剂不会使树脂着色,低毒或无毒,能满足薄膜制品、纤维制品和食品包装材料的要求, 因此HALS从20世纪70年代问世以来, 一直是聚合物稳定化助剂领域中的研究热点。进入20世纪 90年代末期, 随着 HALS抗热氧稳定化功能的开发, HALS又有了新的应用领域。
目前国内外对受阻胺类光稳定剂的研究开发十分活跃, 分析其发展趋势主要有以下几个方面。
1.高分子量化
受阻胺类光稳定剂的性能与其分子量大小密切相关, 低分子的受阻胺类光稳定剂易于扩散、相容性好, 对厚制品的防护效果好。但在薄制品中其耐挥发和耐抽提性不足就影响光稳定效果, 解决的办法就是采用高分子量的受阻胺类光稳定剂。早期开发的受阻胺类光稳定剂均为低分子量的产物, 如 Tin uvin 770, T inuvin 765, GW- 540, GW- 544 等。现在已有一批聚合型高分子量受阻胺类光稳定剂投入工业生产, 如 Tinuvin 622, Chimassorb 944, Gyasorb UV3346, 因他们具有良好的相容性、优良的热稳定性和持久性而获得美国 FDA 批准可用于制作接触食品的塑料制品。但这类受阻胺类光稳定剂因控制聚合度困难而使其质量差异大, 如我们曾在超薄 LLDPE 地膜中使用过 Chimassorb 944, 其光稳定效果较好但存在着较多的未分散开的晶点, 这对加工会有一定影响。因此高分子量受阻胺类光稳定剂日益受到了重视, 已见诸报道的牌号有 Chimassorb 119, Hostavin N- 20, LA- 57, LA- 52, LA- 63等。
2.低碱性化
因为传统的受阻胺类光稳定剂的哌啶环上的取代基为H, 导致了受阻胺类光稳定剂具有较高的碱性, 使其在含卤树脂、酸性树脂、酸性配合剂和酸性使用环境下的应用受到了限制, 故受阻胺类光稳定剂的低碱性化已成为研究的焦点。目前主要途径是将哌啶环上的取代基团变为取代烷基和取代烷氧基, 如Ciba- Geigy公司的Tinuvin 123 是 90 年代才推出的 N- 烷基化低碱性受阻胺类光稳定剂品种, 其碱性只有Tinuvin 770的万分之一 , 已不存在与酸性介质共混的禁忌, 进一步扩展了受阻胺类光稳定剂的使用范围和使用效率。
3.反应型受阻胺类光稳定剂
反应型受阻胺类光稳定剂是利用反应性基团将受阻胺类光稳定剂键合在聚合物主链上, 克服非反应型光稳定剂易迁出、挥发和抽出的缺点, 显示永久型的光稳定效果。目前反应性的受阻胺类光稳定剂的研究已基于这种思路展开, 现已经有了一部分产品问世, 这些产品虽然售价高, 但因具有使用效果明显、可以多次使用的特点, 故仍可与常规的受阻胺类光稳定剂竞争。
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