Peaaegu kõik plastid lagunevad ultraviolettvalguses, näiteks päikesevalguses või fluorestsentsvalguses. See lagunemine võib toimuda töötlemise ajal või pärast toote kasutamist ning selle sümptomiteks on rabedus, värvimuutus ja füüsikaliste omaduste (nt löögitugevus, tõmbetugevus ja värvus) kadu – kõik need põhjustavad plasti eluea lühenemist. Igapäevane näide UV-kiirguse lagunemisest on murutool, mis võib plastiku lagunemise tõttu aja jooksul muutuda värvituks ja rabedaks.
UV-stabiliseerivad lisandid on ühendid, mida lisatakse selleks, et vältida plasti riknemist ja pikendada oluliselt lõpptoote eluiga. UV-stabilisaatoreid lisatakse väga madalal tasemel, tavaliselt {{0}},1–0,5 protsenti polümeerist. Neid lisandeid saab valmistamise ajal sageli kombineerida baaspolümeeriga või valmistada põhisegu osana. UV-kiirguse stabiliseerimiseks on turul palju lisandeid, sealhulgas Amshield, Amcori Ultra Violet Inhibitor stabilisaator.
Mis on fotooksüdatsioon?
UV-kiirguse põhjustatud plastiline lagunemine on keemilise protsessi, mida nimetatakse fotooksüdatsiooniks või fotodegradatsiooniks, tulemus. UV-valgus lagundab polümeeriahelates olemasolevaid keemilisi sidemeid, nõrgendades plasti, vähendades selle molekulmassi, põhjustades tugevuse kaotust ja muid soovimatuid sümptomeid, nagu eelnevalt kirjeldatud. Molekulaarne lagunemine, näiteks fotooksüdatsioon, põhjustab sageli plastide rikkeid, mistõttu on oluline mõista neid protsesse ja kuidas neid vältida!
Kaitsmata polümeeride UV-kindlus varieerub sõltuvalt struktuurist ja koostisest. Mõned plastid on oma struktuuri ja funktsionaalrühmade tõttu vastuvõtlikumad fotooksüdatsioonile. Fotooksüdatsioonile kõige vastuvõtlikumad sidemed hõlmavad süsinik-lämmastiksidemeid, nagu nitriilid, amiidid ja amiinid; süsinik-hapnik sidemed nagu eetrid, estrid, ketoonid ja karboksüülhapped; süsinik-kloori sidemed; hapnik-hapnik sidemed nagu peroksiidid; ja lämmastik-vesiniksidemed nagu amiidid ja amiinid.
UV-kiirgust stabiliseerivate lisandite tüübid
Fotooksüdatiivse protsessi pärssimiseks ja plasti kaitsmiseks kahjulike UV-kiirte eest kasutatakse UV-stabilisaatoreid. UV-kaitset saab pakkuda erineval viisil, olenevalt konkreetsest kasutatavast UV-stabilisaatorist. Tavaliselt toimivad kõige levinumad lisandid UV-kiirguse neelajate, kustutajate või HALS-idena ning mõnel juhul võib soovitud UV-stabiilsuse tagamiseks kasutada rohkem kui ühte lisandit.
UV-absorberid: piisava valguse korral läbivad polümeerides olevad tundlikud funktsionaalrühmad (nn kromofoorid) vabade radikaalide tekitamiseks rea reaktsioone. See UV-stabilisaatori vorm, nagu nimigi ütleb, neelab UV-kiirgust, et vältida fotooksüdatiivsete reaktsioonide teket. Kui UV-soojus on imendunud, hajub see läbi polümeeriahelate. Must on suurepärane UV-kiirguse neelaja, seetõttu lisatakse sageli värve, värvaineid või elementaarset tahma, et kaitsta plasttooteid UV-kiirte eest. Bensotriasoolid ja hüdroksüfenüültriasiinid on samuti UV-kiirguse neelajate näited.
Kustutajad: Fotooksüdatsiooniprotsess hõlmab mitmeid reaktsioone, mis lõpuks tekitavad vabu radikaale, mis reageerivad mitme sidemega polümeeriahelas, hävitades plasti terviklikkuse. Kustutajad kustutavad fotooksüdatsioonireaktsioonide käigus tekkiva energia, viies seega ergastatud molekulid tagasi põhiolekusse, kus nad tõenäoliselt levitavad vabu radikaale tekitavat fotooksüdatsioonireaktsiooni. Nikkelkustutus on näide sellisest UV-stabilisaatori vormist.
HALS: Takistatud amiini valguse stabilisaatorid (HALS) on UV-stabilisaatorid, mis sihivad ja püüavad kinni fotooksüdatsiooni käigus tekkivad vabad radikaalid, takistades neil reageerida polümeeri struktuuriga. HALS-i struktuur on erinev, kuid üldiselt on sellel 2,2,6,6-tetrametüülpiperidiini tsükli struktuur.
