Peaaegu kõik plastid lagunevad kergesti ultraviolettvalguse, näiteks päikesevalguse või luminofoorlampide mõjul. See lagunemine võib toimuda töötlemise ajal või pärast toote kasutuselevõttu ning selle sümptomiteks on rabedus, värvimuutus ja füüsikaliste omaduste (nt löögitugevus, tõmbetugevus ja värvus) kadu – kõik see lühendab plasti eluiga. UV-kiired Igapäevaseks lagunemise näiteks on murutoolid, mis aja jooksul plastiku riknemise tõttu värvi muutuvad ja muutuvad rabedaks.
UV-kiirgust stabiliseerivad lisandid on ühendid, mida lisatakse plasti riknemise vastu võitlemiseks ja lõpptoote eluea oluliseks pikendamiseks. UV-stabilisaatoreid lisatakse väga madalal tasemel, tavaliselt {{0}},1–0,5 protsenti polümeerist. Neid lisandeid saab sageli tootmisprotsessi käigus kombineerida baaspolümeeriga või valmistada põhisegu osana. UV-kiirguse stabiliseerimiseks on turul palju lisandeid, sealhulgas Amcori UV-inhibiitori stabilisaator Amshield.
Mis on fotooksüdatsioon?
UV-valgusest põhjustatud plastide riknemine on keemilise protsessi, mida nimetatakse fotooksüdatsiooniks või fotodegradatsiooniks, tulemus. UV-valgus lagundab polümeeri ahelas olemasolevaid keemilisi sidemeid, nõrgendades plasti selle molekulmassi vähendamise kaudu, mille tulemuseks on tugevuse vähenemine ja muud soovimatud sümptomid, nagu varem kirjeldatud. Molekulaarne lagunemine, näiteks fotooksüdatsioon, põhjustab sageli plastide rikkeid, seega on oluline mõista neid protsesse ja kuidas neid vältida!
Kaitsmata polümeeride UV-vastupidavus varieerub sõltuvalt struktuurist ja koostisest. Mõned plastid on oma struktuuri ja funktsionaalrühmade tõttu vastuvõtlikumad fotooksüdatsioonile. Fotooksüdatsioonile kõige vastuvõtlikumad sidemed hõlmavad süsinik-lämmastik sidemeid, nagu nitriilid, amiidid ja amiinid; süsinik-hapnik sidemed, nagu eetrid, estrid, ketoonid, karboksüülhapped jne; süsinik-kloori sidemed; hapnik-hapnik sidemed, nagu peroksiidid; ja lämmastik Vesinik, nagu amiidid ja amiinid.
UV-stabilisaatorite tüübid
Fotooksüdatsiooni protsessi pärssimiseks ja plasti kaitsmiseks kahjulike UV-kiirte eest kasutatakse UV-stabilisaatoreid. Olenevalt konkreetsest kasutatavast UV-stabilisaatorist saab UV-kaitset pakkuda erineval viisil. Üldiselt on kõige levinumad lisandid UV-absorbeerijate, -kustutajate või HALS-i kujul ning mõnel juhul võib UV-kiirguse soovitud stabiliseerimise taseme saavutamiseks kasutada rohkem kui ühte lisandit.
UV-absorberid: piisava valguse korral tekitavad polümeeri tundlikud funktsionaalrühmad (nn kromofoorid) rea reaktsioonide kaudu vabu radikaale. Nagu nimigi ütleb, neelab see UV-stabilisaatori vorm UV-kiirgust, et vältida fotooksüdatiivsete reaktsioonide teket. Kui UV-valgusest tulenev soojus on neeldunud, 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 toodavad vabu radikaale, mis reageerivad mitmete sidemetega polümeeriahelas, hävitades plasti terviklikkuse. Kustutajad kustutavad fotooksüdatsioonireaktsiooni käigus tekkiva energia ja ergastuvad seetõttu tagasi põhiolekusse, kus on vähem tõenäoline, et nad levitavad vabu radikaale tekitavat fotooksüdatsioonireaktsiooni. Nikkelkustutajad on selle UV-stabilisaatori vormi näide.
HALS: Takistatud amiini valguse stabilisaator ehk HALS on UV-stabilisaator, mis sihib ja püüab kinni fotooksüdatsiooni käigus tekkivad vabad radikaalid, takistades neil reageerida polümeeri struktuuriga. HALS-i struktuur on erinev, kuid tavaliselt on sellel 2,2,6,6-tetrametüülpiperidiini ringi struktuur.
