Skoraj vsa plastika je nagnjena k razgradnji, če je izpostavljena ultravijolični svetlobi, kot je sončna svetloba ali fluorescenčna svetloba. Ta razgradnja se lahko pojavi med predelavo ali ko je izdelek v uporabi, njeni simptomi pa vključujejo krhkost, razbarvanje in izgubo fizikalnih lastnosti, kot so udarna trdnost, natezna trdnost in barva – vse to vodi do skrajšane življenjske dobe plastike. Vsakodnevni primer UV-razgradnje je vrtni stol, ki lahko sčasoma postane razbarvan in krhek zaradi plastične razgradnje.
Dodatki za UV stabilizacijo so spojine, dodane za preprečevanje propadanja plastike in znatno podaljšanje življenjske dobe končnega izdelka. UV stabilizatorji so dodani v zelo nizkih količinah, običajno {{0}}.1 – 0,5 odstotka polimera. Te dodatke lahko pogosto kombiniramo z osnovnim polimerom med proizvodnjo ali pripravimo kot del masterbatcha. Na trgu je veliko dodatkov za UV stabilizacijo, vključno z Amshieldom, Amcorjevim stabilizatorjem Ultra Violet Inhibitor.
Kaj je fotooksidacija?
Razgradnja plastike, ki jo povzroča UV svetloba, je posledica kemičnega procesa, imenovanega fotooksidacija ali fotodegradacija. UV-svetloba razgradi obstoječe kemične vezi v polimernih verigah in oslabi plastiko z zmanjšanjem njene molekulske mase, kar povzroči izgubo trdnosti in druge neželene simptome, kot je opisano prej. Molekularna razgradnja, kot je fotooksidacija, pogosto povzroči okvaro plastike, zato je pomembno razumeti te procese in kako se jim izogniti!
UV odpornost nezaščitenih polimerov se razlikuje glede na strukturo in sestavo. Nekatere plastike so zaradi svoje strukture in funkcionalnih skupin bolj dovzetne za fotooksidacijo. Vezi, ki so najbolj dovzetne za fotooksidacijo, vključujejo vezi ogljik-dušik, kot so nitrili, amidi in amini; vezi ogljik-kisik, kot so etri, estri, ketoni in karboksilne kisline; vezi ogljik-klor; vezi kisik-kisik, kot so peroksidi; in vezi dušik-vodik, kot so amidi in amini.
Vrste dodatkov za UV stabilizacijo
Za zaviranje fotooksidativnega procesa in zaščito plastike pred škodljivimi UV žarki se uporabljajo UV stabilizatorji. Zaščito pred UV žarki je mogoče zagotoviti na različne načine, odvisno od specifičnega uporabljenega UV stabilizatorja. Običajno najpogostejše vrste aditivov delujejo kot UV absorberji, dušilci ali HALS, v nekaterih primerih pa je mogoče uporabiti več kot en aditiv za zagotavljanje želene ravni UV stabilnosti.
UV-absorberji: Ob zadostnem vnosu svetlobe so občutljive funkcionalne skupine (imenovane kromoforji) v polimerih podvržene vrsti reakcij, da nastanejo prosti radikali. Ta oblika UV-stabilizatorja, kot že ime pove, absorbira UV-sevanje in tako prepreči začetek fotooksidativnih reakcij. Ko se UV toplota absorbira, se razprši skozi polimerne verige. Črnilo odlično absorbira UV-žarke, zato se za zaščito plastičnih izdelkov pred UV-žarki pogosto dodajajo barve, barvila ali elementarne saje. Primeri UV absorberjev so tudi benzotriazoli in hidroksifeniltriazini.
Dušilci: Postopek fotooksidacije vključuje več reakcij, ki na koncu ustvarijo proste radikale, ki reagirajo z več vezmi v polimerni verigi in uničijo celovitost plastike. Dušilci delujejo tako, da dušijo energijo, ki nastane med fotooksidacijskimi reakcijami, in tako vrnejo vzbujene molekule v osnovno stanje, kjer je manj verjetno, da bodo razširile fotooksidacijsko reakcijo, ki ustvarja proste radikale. Dušilec niklja je primer te oblike UV stabilizatorja.
HALS: svetlobni stabilizatorji z oviranim aminom (HALS) so UV-stabilizatorji, ki ciljajo in ujamejo proste radikale, ki nastanejo med fotooksidacijo, ter jim preprečujejo, da bi reagirali s strukturo polimera. Struktura HALS se spreminja, vendar ima na splošno obročno strukturo 2,2,6,6-tetrametilpiperidina.
