光稳定剂作用机理及增塑剂分类

2．紫外线吸收剂 这是目前应用最广的一类光稳定剂，它 能强烈地、选择性地吸收高能量的紫外光， 并以能量转换形式，将吸收的能量以热能 或无害的低能辐射释放出来或耗掉，从而 防止聚合物中的发色团吸收紫外线能量随 之发生激发。具有这种作用的物质称为紫 外线吸收剂。
紫外线吸收剂所包括的化合物类型比较广 泛，但工业上应用最多的当属二苯甲酮类、 水杨酸酚类和苯并三唑类等。 紫外线吸收剂的应用为塑料的光稳定化 设臵了第二道防线。
3. 猝灭剂 又称减活剂或消光剂，或称激发态猝灭 能、能量猝灭剂。
这类稳定剂本身对紫外光的吸收能力很低 (只有二苯甲酮类的 1/l0~1/20)，在稳定过程 中不发生较大的化学变化，但它能转移聚 合物分子因吸收紫外线后所产生的激发态 能，从而防止了聚合物因吸收紫外线而产 生的游离基。 这是光稳定化的第三道防线。
增塑剂的种类
• 1．邻苯二甲酸酯类
• 邻苯二田酸酣类是目前最广泛使用的主增 塑剂，品种多、产量高，井具有色泽浅、 毒性低、电性能好、挥发件小、气味少、 耐低温性一般等特点。 • 其中最常用的是邻苯二甲酸二辛酯和邻苯 二甲酸二异辛酯两种。
2. 脂肪酸酯类
• 分子式C3H5O3（COR）3
• 脂肪酸酯类的低温性能很好，但与聚氯乙 烯的相溶性较差故只能用作耐寒的副增塑 剂与邻苯二甲酸酯类并用。最常用的品种 是己二酸二辛酯和癸二酸二辛酯。
3．磷酸酯类
• 磷酸酯与聚氯乙烯等树脂有良好的相溶性， 透明性也好，但有毒性。它们既是增塑剂， 又是阻燃剂。芳香族磷酸醋的低温性能很 差，而脂肪族磷酸酯的低温性能较好，但 热稳定性较差，耐久性不如芳香族磷酸酯。 其主要品种有磷酸三甲苯酯和磷酸三苯酯。
4．环氧酯类
• 环氧增塑剂是近年来应用很广的助剂，它 既能吸收聚氯乙烯树脂在分解时放出的氯 化氢，又能与聚氯乙烯树脂相溶，所以它 既是增塑剂又是稳定剂。主要用作耐候性 高的聚氯乙烯制品的副增塑刑。其于要品 种有环氧大豆油、环氧脂肪酸辛酯等。
4．自由基捕获剂 自由基捕获剂是近 20 年来新开发的一 类具有空间位阻效应的哌啶衍生物类光 稳定剂，简称为受阻胺类光稳定剂 (HALS) .
• 此类化合物几乎不吸收紫外线，但通过 捕获自由基、分解过氧化物、传递激发 态能量等多种途径，赋于聚合物以高度 的稳定性。
光屏蔽剂、紫外线吸收剂和猝灭剂所构成 的光稳定过程都是从阻止光引发的角度赋 予聚合物光稳定性功能，而自由基捕获剂 作为第四道防线则是以清除自由基，切断 自动氧化广泛使用的含氯增塑剂是氯化石蜡。 氯化石蜡价格低、电性能优良、具有难燃 性，但相溶性较差，热稳定性也差，仅用 作副增塑剂。
7．烷基磺酸醋类
• 这类增塑剂相溶性较好，可作主增塑剂用。 若与邻苯二甲酸酯类主增塑剂并用则效果 更好。它的机械性能、电性能、耐候 性良 好，但耐寒性较差。
5．聚酯类和偏苯三酸酯类
• 聚酯增塑剂一般塑化效率都很低、粘度大、加工 性和低温性都不好，但挥发性低、迁移性小、耐 油和耐肥皂水抽出，因此是很好的耐久性增塑剂。 通常需要与邻苯二甲酸酯类主增塑剂并用。聚酯 类多用于汽车、电线电缆、电冰箱等长期使用的 制品中。土要品种有已二酸、癸二酸等脂肪族二 元酸与一缩二乙二醇、丙二醇、丁二醇等二元醇 缩聚而成的低分子量聚酯。 偏苯三酸酯是一类性 能十分优良的增塑剂，兼有单体型增塑剂和聚合 型增塑剂两者的优点。挥发性低、迁移性小，耐 抽出和耐久性类似于聚酯增塑剂；而相溶性、加 上性和低温性又类似于邻苯二甲酸酯炎。
光稳定剂的作用机理
从光氧化降解机理可以看出，高分子材料的老 化，是由于综合因素作用而发生的复杂过程。为了 抑制这一过程的进行，添加光稳定剂是个简便而有 效的方法。聚合物的光稳定过程须从如下几个方面 进行： (1) 紫外线的屏蔽和吸收； (2) 氢过氧化物的非 自由基分解； (3)猝灭激发态分子； (4)钝化重金属离 子； (5)捕获自由基。其中 (1)~(4) 为阻止光引发， (5) 为切断链增长反应的措施。光稳定剂为抑制聚合物 光氧化降解，至少必须具备上述一种功能。
根据稳定机理的不同，光稳定剂大致分为 四类：光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂、 自由基捕获剂 。
1. 光屏蔽剂 又称遮光剂，是一类能够吸收或反射紫 外光的物质。 它的存在像是在聚合物和光源之间设立 了一道屏障，使光在达到聚合物的表面时 就被吸收或反射，阻碍了紫外线深入聚合 物内部，从而有效地抑制了制品的老化。
这类稳定剂主要有炭黑、二氧化钛、氧化锌、 锌钡等。炭黑是吸附剂，而氧化锌和二氧化钛稳 定剂为白色颜料，可使光反射掉而呈现白色。其 中效力最大的是炭黑，在聚丙烯中加入 2% 的炭黑， 寿命可达30年以上。 在炭黑的结构中，具有苯醌结构及多核芳烃 结构，它们具有光屏蔽作用。由于含有苯酚基团， 故又具有抗氧化性，在橡胶中由于大量使用了炭 黑 ( 作补强剂 ) ，所以其光稳定性能比较好，没有 必要再加其他光稳定剂。
8．多元醇酯类
• 多元醇酯主要有双季戊四醇酯和乙二醇酪。 双季戊四醇酯的挥发性低、耐抽出性良好、 难于热分解和氧化、电绝缘性能又好，是 优良的耐热增塑刘，适用于高温电线绝缘 配方中，但价格昂贵。而乙二醇酯耐寒性 虽然很好，但色泽较深、挥发性较大。
9．其 它
• 樟脑，有特殊气味的结晶物，挥发性极强， 微溶于水，溶于大多数漆用溶剂。它是硝 酸纤维素和纤维素酯的优良增塑剂。