高耐久性聚碳酸酯(PC)板材使用之紫外光吸收剂
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高耐久性聚碳酸酯(PC)板材使用之紫外光吸收剂
本篇内容主要摘录自台湾工业材料杂志2014.09 Author:永光化学特化事业处技术处
聚碳酸酯（Polycarbonate; PC）是一种无色透明的高分子材料，具 有高透明性、高耐冲击强度、耐酸、耐油等特性，故在过去20年，全 球聚碳酸酯的平均年增率达到约9%，成为工程塑料领域发展最快的塑 料产品。可应用在许多领域中，如汽车产业的车头灯及天窗、建筑产 业的遮阳板，或太阳眼镜等。按照应用领域的不同，而有不同的需求。 但聚碳酸酯在长时间阳光照射之下，会吸收紫外光（UV）而造成光裂 化（Photo degradation）现象。Rivaton等人利用FTIR和UV探讨聚碳 酸酯经过光老化测试后，聚碳酸酯的裂化机制，如下图所示。而 Andrady等人研究显示，聚碳酸酯照射紫外光会产生Photo-Fries重排 现象导致黄色物质产生，因此影响PC产品的外观，故业界常添加紫外 光吸收剂来提升产品的耐候特性。
目前PC按照添加UVA的方式可分为四个世代，如图三所示。第一代为无添 加UVA在PC板材，主要应用为一般生活用的容器；第二代为添加UVA在PC 板材，应用在室外用品、安全镜片上；第三代则在PC板材上涂布一层硬化 层（Hard Coating; HC），而UVA则添加在涂料中，主要应用在汽车头灯； 第四代则利用共押出制程，将约0.05mm左右高浓度UVA的PC膜贴合在PC板 材，藉此提供产品的耐候性。因应不同世代的PC板材要求，本研究探讨适 用于不同世代PC板材的光安定剂。
第二代PC板材用紫外光吸收剂 PC是由双酚A（Bisphenol A; BPA）和光气（Carbonyl Chloride）或碳酸二苯酯 （Diphenyl Carbonate; DPC）聚合之后进行造粒，目前UVA添加的方式可分为： (1).前端合成进行添加；(2).后端造粒时添加，两者考虑的重点不同。 前端合成添加方面， 在酯交换法或缩聚反应常添加催化剂来加快反应时间和降 低反应温度，但催化剂对于有些UVA会产生反应性，如Benzotriazole（BTA）、 Benzophenon（BP），因此造成催化剂或UVA失效。
后端造粒方面，由于PC会经过水洗和纯化制程，残留的催化剂十分微量，故可 添加常见的BTA型UVA，此阶段除考虑UVA耐热性外，客户端亦要求具有耐候特 性，即PC板材经耐候测试后，其黄变指数变化小且需维持物理特性。
第三代PC板材用紫外光吸收剂 在PC板上涂一层含有UVA的硬化层，其硬化层常使用丙烯酸树脂，以增加PC板 材的耐磨耗性和耐候特性，适用于不同曲面的PC产品，主要产品为汽车头灯。 第四代PC板材用紫外光吸收剂 第四代PC板材是利用单一T型模头里多流道或数颗单一流道T型模头的共押出技 术来实现双层或三层PC膜/板材工艺，目的为取代玻璃在户外建筑采光、光学板 材和公共交通等应用。该技术解决第三代PC板与涂层在长时间使用下，因热胀 冷缩或附着性等问题而产生的脱落现象。
聚碳酸酯的光降解机制
紫外光吸收剂（Ultraviolቤተ መጻሕፍቲ ባይዱt Absorber;UVA）是吸收紫外光后，利用分子间进行 互变异构（Tautomerism）的可逆反应，再透过分子间的震动释放，将有害的 光能转换成无害的热能慢慢释放掉。对PC而言，常使用苯并三唑类 （Benzotriazole）UVA来提升产品的耐候性，下图为苯并三唑类的作用机制。 苯并三唑类的作用机制
本篇内容主要摘录自台湾工业材料杂志2014.09 Author:永光化学特化事业处技术处
聚碳酸酯（Polycarbonate; PC）是一种无色透明的高分子材料，具 有高透明性、高耐冲击强度、耐酸、耐油等特性，故在过去20年，全 球聚碳酸酯的平均年增率达到约9%，成为工程塑料领域发展最快的塑 料产品。可应用在许多领域中，如汽车产业的车头灯及天窗、建筑产 业的遮阳板，或太阳眼镜等。按照应用领域的不同，而有不同的需求。 但聚碳酸酯在长时间阳光照射之下，会吸收紫外光（UV）而造成光裂 化（Photo degradation）现象。Rivaton等人利用FTIR和UV探讨聚碳 酸酯经过光老化测试后，聚碳酸酯的裂化机制，如下图所示。而 Andrady等人研究显示，聚碳酸酯照射紫外光会产生Photo-Fries重排 现象导致黄色物质产生，因此影响PC产品的外观，故业界常添加紫外 光吸收剂来提升产品的耐候特性。
目前PC按照添加UVA的方式可分为四个世代，如图三所示。第一代为无添 加UVA在PC板材，主要应用为一般生活用的容器；第二代为添加UVA在PC 板材，应用在室外用品、安全镜片上；第三代则在PC板材上涂布一层硬化 层（Hard Coating; HC），而UVA则添加在涂料中，主要应用在汽车头灯； 第四代则利用共押出制程，将约0.05mm左右高浓度UVA的PC膜贴合在PC板 材，藉此提供产品的耐候性。因应不同世代的PC板材要求，本研究探讨适 用于不同世代PC板材的光安定剂。
第二代PC板材用紫外光吸收剂 PC是由双酚A（Bisphenol A; BPA）和光气（Carbonyl Chloride）或碳酸二苯酯 （Diphenyl Carbonate; DPC）聚合之后进行造粒，目前UVA添加的方式可分为： (1).前端合成进行添加；(2).后端造粒时添加，两者考虑的重点不同。 前端合成添加方面， 在酯交换法或缩聚反应常添加催化剂来加快反应时间和降 低反应温度，但催化剂对于有些UVA会产生反应性，如Benzotriazole（BTA）、 Benzophenon（BP），因此造成催化剂或UVA失效。
后端造粒方面，由于PC会经过水洗和纯化制程，残留的催化剂十分微量，故可 添加常见的BTA型UVA，此阶段除考虑UVA耐热性外，客户端亦要求具有耐候特 性，即PC板材经耐候测试后，其黄变指数变化小且需维持物理特性。
第三代PC板材用紫外光吸收剂 在PC板上涂一层含有UVA的硬化层，其硬化层常使用丙烯酸树脂，以增加PC板 材的耐磨耗性和耐候特性，适用于不同曲面的PC产品，主要产品为汽车头灯。 第四代PC板材用紫外光吸收剂 第四代PC板材是利用单一T型模头里多流道或数颗单一流道T型模头的共押出技 术来实现双层或三层PC膜/板材工艺，目的为取代玻璃在户外建筑采光、光学板 材和公共交通等应用。该技术解决第三代PC板与涂层在长时间使用下，因热胀 冷缩或附着性等问题而产生的脱落现象。
聚碳酸酯的光降解机制
紫外光吸收剂（Ultraviolቤተ መጻሕፍቲ ባይዱt Absorber;UVA）是吸收紫外光后，利用分子间进行 互变异构（Tautomerism）的可逆反应，再透过分子间的震动释放，将有害的 光能转换成无害的热能慢慢释放掉。对PC而言，常使用苯并三唑类 （Benzotriazole）UVA来提升产品的耐候性，下图为苯并三唑类的作用机制。 苯并三唑类的作用机制