자외선에 노출
태양의 자외선에 노출되면 시간이 지남에 따라 플라스틱이 분해될 수 있습니다. 고분자 광분해는 짧은 파장으로 구성된 보이지 않는 자외선이 플라스틱의 고분자 사슬을 분해할 때 발생합니다. 이를 광분해 과정이라고 합니다. 자외선에 노출되어 발생하며 물성 저하의 원인이 됩니다. 여기에는 충격 강도 손실, 색상 변화, 균열, 연신율 및 인장 강도 손실, 표면 초킹이 포함됩니다. 예를 들어, 자외선에 의한 광분해는 정원 의자를 변색시키고 부서지기 쉽게 만들 수 있습니다. 또한 경기장 좌석의 색상이 백악질로 나타나며 일부 플라스틱은 노랗게 되어 갈라질 수도 있습니다.
자외선의 몇 가지 특성
자외선은 태양 스펙트럼의 4.6%만을 차지합니다. 그것은 나노미터(nm)로 측정되며 범위는 290~400입니다. 그러나 UVB 범위에서 가장 공격적인 부분은 280~315나노미터 사이의 매우 짧은 파장입니다. 따라서 UV 방사선 에너지 노출량(조사량)은 귀하가 세계 어디에 있느냐에 따라 다릅니다.
조사는 무엇입니까
방사조도는 주어진 시간 동안 특정 영역에 입사되는 자외선 방사 에너지의 양입니다. 1Ly=1 cal/cm 2=4.184 E 4 Joule/m 2 (Ly=Langley) 따라서 수단에서 1년 동안 야외에서 지속적으로 사용하는 경우 플라스틱 부품으로 전달되는 에너지는 220kcal/cm 2 /year인 반면 스웨덴에서는 70입니다.
모든 플라스틱은 290-400nm UV 영역의 특정 파장에 민감합니다. 따라서 폴리프로필렌은 290-300, 330 및 370nm에서 세 개의 최대값을 갖습니다. 나일론은 290-315부터, PVC 단일 중합체는 320입니다.
UV 방사에 의한 폴리머 분해
고분자 광분해는 태양의 자외선이 발색단이라고 하는 고분자 구조의 화학 그룹에 흡수될 때 발생합니다. 발색단은 "그 존재가 화합물의 색상을 결정하는 원자 또는 원자 그룹"입니다. 폴리머 제형에는 할로겐화 난연제, 충전제 및 안료와 같은 기타 첨가제가 포함될 수 있습니다. 따라서 광개시 공정을 억제하기 위해 UV 안정제가 개발되어 폴리머에 첨가되었습니다. 처음 세 가지 유형은 UV 흡수제, 소광제 및 장애 아민 광 안정제(HALS)입니다.
1) 자외선 흡수제
흡수제는 자외선을 흡수하기 위해 발색단과 경쟁하여 작동하는 광안정제입니다. 따라서 흡수체는 유해한 UV 방사를 무해한 적외선 방사 또는 폴리머 매트릭스를 통해 소산되는 열로 변환합니다. UV 흡수제는 비용이 저렴하다는 이점이 있지만 단기간 노출에만 적합할 수 있습니다. UV 흡수제는 다음을 포함합니다.
흡수
UV 흡수제는 비용이 저렴하다는 이점이 있지만 단기간 노출에만 적합할 수 있습니다. UV 흡수제는 다음을 포함합니다.
카본 블랙은 가장 효과적이고 일반적으로 사용되는 UV 방사선 흡수제 중 하나입니다.
또 다른 UV 흡수제는 300-400nm 범위에서 효과적인 금홍석 산화티타늄입니다. 그러나 315 이하의 매우 짧은 파장의 UVB 범위에서는 그다지 유용하지 않습니다.
하이드록시벤조페논
하이드록시페닐 벤조트리아졸은 또한 중성 또는 투명 용도에 적합하다는 이점을 가진 잘 알려진 UV 안정제입니다. 하이드록시페닐벤조트리아졸은 100마이크론 미만의 얇은 부품에는 그다지 유용하지 않습니다.
PVC용 벤조페논
폴리카보네이트용 안조트리아졸 및 하이드록시페닐트리아진.
폴리아미드용 Oxalanilide
2) 소광제
퀀처는 에너지 전달 과정을 통해 발색단의 들뜬 상태를 바닥 상태로 되돌립니다. 에너지 전달제는 플라스틱 재료의 광산화 동안 형성된 카르보닐기의 여기 상태를 소멸시키고 하이드로퍼옥사이드의 분해에 의해 작용합니다. 이것은 결합의 파괴와 궁극적으로 자유 라디칼의 형성을 방지합니다.
니켈 담금질제
니켈 소광제는 농업용 필름 생산에 일반적으로 사용되는 유형입니다. 이들은 중금속을 포함하고 최종 제품에 황갈색 또는 녹색을 주기 때문에 널리 사용되지 않습니다. 그러나 아래에서 논의되는 장애 아민 광 안정제와 같이 니켈 소광제는 UV 방사선을 안정화하는 데 효과적이지 않습니다.
3) 방해 아민 광 안정제(HALS)
HALS는 플라스틱 재료의 광산화 중에 형성된 자유 라디칼을 가두어 작동하는 오래 지속되는 열 안정제입니다. 따라서 HALS는 광분해 과정을 제한합니다. UV 방사선 흡수로 인해 발생하는 자유 라디칼을 제거하는 HALS의 능력은 Denisov 주기로 알려진 프로세스에서 니트록실 그룹의 형성으로 설명할 수 있습니다.
상업적으로 이용 가능한 HALS 제품은 구조가 매우 다양하지만 모두 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 고리 구조를 가지고 있습니다. HALS는 가장 능숙한 UV 방사선 안정제 중 일부입니다.
다양한 플라스틱용 UV 안정제
예를 들어, HALS는 자동차 산업에서 폴리프로필렌 개발에 기여했습니다. HALS는 폴리올레핀, 폴리에틸렌 및 폴리우레탄에도 매우 효과적이지만 PVC의 UV 방사선용 안정제로는 사용할 수 없습니다.
UV 안정제의 조합
세 가지 기능은 모두 다른 메커니즘을 통해 작동하기 때문에 시너지 효과가 있는 UV 방사선 흡수 첨가제로 결합되는 경우가 많습니다. 예를 들어, 벤조트리아졸은 종종 HALS와 함께 사용되어 착색 시스템에서 퇴색 및 변색을 방지합니다.
