光稳定剂ppt课件
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《光稳定剂》课件
寿命。
橡胶
橡胶制品在户外使用时容易受到紫外线的 影响而发生降解，因此光稳定剂在橡胶制 品中也有广泛应用，如轮胎、输送带等。
其他高分子材料
光稳定剂还可应用于合成纤维、粘合剂、 密封剂等高分子材料的生产中，以提高其 耐久性和稳定性。
02
光稳定剂的作用机理
光氧化反应
光氧化反应是光与物质相互作用引发的氧化反应，是光化学反应的一种形式。在 光的作用下，物质分子吸收光能，由基态跃迁至激发态，激发态不稳定，容易发 生化学反应或能量转移。
氧化偶联法
总结词
氧化偶联法是一种通过氧化偶联反应合成光稳定剂的方法，涉及将两个有机分子通过氧 化偶联连接在一起。
详细描述
氧化偶联法通常涉及将两个有机分子在氧化剂的作用下进行反应，生成新的碳碳键或碳 杂键。在氧化偶联反应中，需要选择适当的氧化剂和反应条件，以确保获得高纯度的产
品。
04
光稳定剂的性能评价
热稳定性
热稳定性是指光稳定剂在高温条件下 保持稳定的能力。良好的热稳定性有 助于防止光稳定剂在加工过程中分解 ，从而提高产品的稳定性。
热稳定性的评价通常通过加热试验、 热重分析等方法进行，以检测光稳定 剂在不同温度下的稳定性表现。
光稳定性
光稳定性是指光稳定剂能够吸收和散射光线，防止材料受到紫外线照射而老化的能力。光稳定性越强 ，材料在阳光下保持颜色的持久性越好。
光稳定剂
目录
• 光稳定剂简介 • 光稳定剂的作用机理 • 光稳定剂的合成方法 • 光稳定剂的性能评价 • 光稳定剂的发展趋势与展望 • 光稳定剂的未来市场预测
01
光稳定剂简介
定义与特性
定义
光稳定剂是一种能够抑制或减缓塑料 、橡胶等高分子材料在光照条件下发 生降解的添加剂。
橡胶
橡胶制品在户外使用时容易受到紫外线的 影响而发生降解，因此光稳定剂在橡胶制 品中也有广泛应用，如轮胎、输送带等。
其他高分子材料
光稳定剂还可应用于合成纤维、粘合剂、 密封剂等高分子材料的生产中，以提高其 耐久性和稳定性。
02
光稳定剂的作用机理
光氧化反应
光氧化反应是光与物质相互作用引发的氧化反应，是光化学反应的一种形式。在 光的作用下，物质分子吸收光能，由基态跃迁至激发态，激发态不稳定，容易发 生化学反应或能量转移。
氧化偶联法
总结词
氧化偶联法是一种通过氧化偶联反应合成光稳定剂的方法，涉及将两个有机分子通过氧 化偶联连接在一起。
详细描述
氧化偶联法通常涉及将两个有机分子在氧化剂的作用下进行反应，生成新的碳碳键或碳 杂键。在氧化偶联反应中，需要选择适当的氧化剂和反应条件，以确保获得高纯度的产
品。
04
光稳定剂的性能评价
热稳定性
热稳定性是指光稳定剂在高温条件下 保持稳定的能力。良好的热稳定性有 助于防止光稳定剂在加工过程中分解 ，从而提高产品的稳定性。
热稳定性的评价通常通过加热试验、 热重分析等方法进行，以检测光稳定 剂在不同温度下的稳定性表现。
光稳定性
光稳定性是指光稳定剂能够吸收和散射光线，防止材料受到紫外线照射而老化的能力。光稳定性越强 ，材料在阳光下保持颜色的持久性越好。
光稳定剂
目录
• 光稳定剂简介 • 光稳定剂的作用机理 • 光稳定剂的合成方法 • 光稳定剂的性能评价 • 光稳定剂的发展趋势与展望 • 光稳定剂的未来市场预测
01
光稳定剂简介
定义与特性
定义
光稳定剂是一种能够抑制或减缓塑料 、橡胶等高分子材料在光照条件下发 生降解的添加剂。
【推荐】第四章 稳定剂StabilizerPPT资料
第四章 稳定剂 Stabilizer
· 热稳定剂 · 光稳定剂
热稳定剂
概述
所谓热稳定剂，是指那些用来提高能发 生非链断裂热降解的聚合材料热稳定性 的物质。这些合成材料主要是指PVC、 PVDC、PCTFE、CPVC、PVFCE、氯丁 橡胶、氯磺化的PE、氯化SBR、聚氯苯 乙烯、PVA等。
稳定原理
氯原子配位，在配位体电场中存在于高分子链上的活泼 氯原子与Y基团进行交换，从而抑制了PVC脱氯化氢的 热降解反应。其过程可表示如下：
CH2 CH Cl
+
C4H9
Y
Sn
C4H9
Y
+ Cl
CH2 CH
CH2 CH Cl
C4H9 Y Sn
C4H9 Y
CH2 CH Y
C4H9
Cl
Sn
C4H9
Cl
Cl CH2 CH
目前，在要求耐热性的领域内使用低锌配合为主，而高锌配 合主要用于加有碳酸钙类添加剂或防雾剂的配方中，原因可 能是碳酸钙本身略具钙系稳定剂的功能，而使其耐热性相当 于低锌配合，而防雾剂也具有多元醇类似的稳定化能力。
有机锡稳定剂
有机锡稳定剂可用下述通式表示：
R
R
R—甲基、丁基、辛基等烷基
Y Sn (X Sn )nY Y—脂肪酸根
二盐基亚磷酸铅的耐候性在铅稳定剂中是最好的，且有良 好的耐初期着色性，可制得白色制品，但在高温加工时有 气泡产生。
盐基性亚硫酸铅的耐热性、耐候性、加工性都比三盐基硫 酸铅优良，使用于高温等苛刻条件下的加工，主要用于硬 制品和电缆料。
二盐基邻苯二甲酸铅耐热性与耐候性兼优，作为软质PVC 泡沫塑料的稳定剂特别有效。适用于耐热电线、泡沫塑料 和树脂糊。
· 热稳定剂 · 光稳定剂
热稳定剂
概述
所谓热稳定剂，是指那些用来提高能发 生非链断裂热降解的聚合材料热稳定性 的物质。这些合成材料主要是指PVC、 PVDC、PCTFE、CPVC、PVFCE、氯丁 橡胶、氯磺化的PE、氯化SBR、聚氯苯 乙烯、PVA等。
稳定原理
氯原子配位，在配位体电场中存在于高分子链上的活泼 氯原子与Y基团进行交换，从而抑制了PVC脱氯化氢的 热降解反应。其过程可表示如下：
CH2 CH Cl
+
C4H9
Y
Sn
C4H9
Y
+ Cl
CH2 CH
CH2 CH Cl
C4H9 Y Sn
C4H9 Y
CH2 CH Y
C4H9
Cl
Sn
C4H9
Cl
Cl CH2 CH
目前，在要求耐热性的领域内使用低锌配合为主，而高锌配 合主要用于加有碳酸钙类添加剂或防雾剂的配方中，原因可 能是碳酸钙本身略具钙系稳定剂的功能，而使其耐热性相当 于低锌配合，而防雾剂也具有多元醇类似的稳定化能力。
有机锡稳定剂
有机锡稳定剂可用下述通式表示：
R
R
R—甲基、丁基、辛基等烷基
Y Sn (X Sn )nY Y—脂肪酸根
二盐基亚磷酸铅的耐候性在铅稳定剂中是最好的，且有良 好的耐初期着色性，可制得白色制品，但在高温加工时有 气泡产生。
盐基性亚硫酸铅的耐热性、耐候性、加工性都比三盐基硫 酸铅优良，使用于高温等苛刻条件下的加工，主要用于硬 制品和电缆料。
二盐基邻苯二甲酸铅耐热性与耐候性兼优，作为软质PVC 泡沫塑料的稳定剂特别有效。适用于耐热电线、泡沫塑料 和树脂糊。
光稳定剂
光稳定剂
第一节
第二节
光稳定剂概述
光稳定剂的作用机理
第三节
第四季 第五节
光稳定剂的选用原则
光稳定剂在聚合物中的应用 光稳定剂的发展概况和发展趋势
2
第一节
光稳定剂概述
由书中P67表3-1和表3-2可看出有机
化合物的波长通常在290—400nm 所以容易被紫外线破坏，因此需要
用到光稳定剂。
3
光稳定剂：凡能抑制或减缓光降解过程进行的措
自由基捕获剂作为第四道防线是以清除自由基，
切断自动氧化链反应的方式实现光稳定目的。
12
第三节
光稳定剂的选用原则和应用
树脂的敏感波长与紫外线吸收剂的有效波长的一 致性。
与其他助剂的协同效应 主要考虑与抗氧剂和热稳定剂的协同效应，减少
产生对抗效益。
13
光稳定剂的并用 制品的厚度和稳定剂的用量：薄制品和纤
4、其他应用
在PS中的应用
选用二苯甲酮类、苯并三唑类。
在ABS中的应用
单独使用紫外线吸收剂效果不佳，但与抗氧剂并
用，可显著提高其耐候性。炭黑可有效提高ABS的耐
候性。
18
第五节 光稳定剂的发展概况 和发展趋势
一、光稳定剂的国内外生产状况
二、光稳定剂的发展趋势
1、传统光稳定剂的应用性能特点 直到目前已经开发的光稳定剂体系实际上只能适 用于特定应用条件和环境下某些品种聚合物材料 的光稳定。这是因为它们应用性能都还存在明显 的美中不足之处。
抗氧剂以及硫代二丙酸酯类抗氧剂并用时，效果
更佳。
16
3、在聚丙烯中的应用
由于聚丙烯分子结构中存在着叔碳原子，比聚乙 烯更易老化，聚丙烯经户外曝晒后产生羰基和其 他降解产物，其物理机械性能随之发生变化。如
第一节
第二节
光稳定剂概述
光稳定剂的作用机理
第三节
第四季 第五节
光稳定剂的选用原则
光稳定剂在聚合物中的应用 光稳定剂的发展概况和发展趋势
2
第一节
光稳定剂概述
由书中P67表3-1和表3-2可看出有机
化合物的波长通常在290—400nm 所以容易被紫外线破坏，因此需要
用到光稳定剂。
3
光稳定剂：凡能抑制或减缓光降解过程进行的措
自由基捕获剂作为第四道防线是以清除自由基，
切断自动氧化链反应的方式实现光稳定目的。
12
第三节
光稳定剂的选用原则和应用
树脂的敏感波长与紫外线吸收剂的有效波长的一 致性。
与其他助剂的协同效应 主要考虑与抗氧剂和热稳定剂的协同效应，减少
产生对抗效益。
13
光稳定剂的并用 制品的厚度和稳定剂的用量：薄制品和纤
4、其他应用
在PS中的应用
选用二苯甲酮类、苯并三唑类。
在ABS中的应用
单独使用紫外线吸收剂效果不佳，但与抗氧剂并
用，可显著提高其耐候性。炭黑可有效提高ABS的耐
候性。
18
第五节 光稳定剂的发展概况 和发展趋势
一、光稳定剂的国内外生产状况
二、光稳定剂的发展趋势
1、传统光稳定剂的应用性能特点 直到目前已经开发的光稳定剂体系实际上只能适 用于特定应用条件和环境下某些品种聚合物材料 的光稳定。这是因为它们应用性能都还存在明显 的美中不足之处。
抗氧剂以及硫代二丙酸酯类抗氧剂并用时，效果
更佳。
16
3、在聚丙烯中的应用
由于聚丙烯分子结构中存在着叔碳原子，比聚乙 烯更易老化，聚丙烯经户外曝晒后产生羰基和其 他降解产物，其物理机械性能随之发生变化。如
第五章 光稳定剂 助剂导论课件
RH RH
ROOH + R + OOH ROH + R H2O
+
R
链终止
R
+
R
+
R R ROOR OR
+
2 ROO
O2
+
ROO
ROR
O2
不同结构的Polymer对光老化抵抗力不同 “=” 易被激发引起氧化 “—” 对光稳定
5.2.2 引发光降解的重要因素
内因：光敏性杂质是高分子材料光降解的重要引 发源。 外因：离子辐射，超声波、热、机械加工
猝灭剂 又称减活剂or消光剂or激发态猝灭剂 本身对紫外光的吸收能力很低，在稳定过程中不 发生较大的变化 能转移聚合物分子因吸收紫外线后产生的激发态 能，防止聚合物因吸收紫外线而产生游离基 第三道防线
形式：1、A*+Q→A+Q*→Q 2、A*+Q→[A—Q]* →光物理过程 包括：Fe、Co、Ni的有机络合物
紫外线吸收剂 应用最广 选择性地吸收紫外光，并以能量转换形式，将吸 收的能量以热能or低能辐射释放，从而阻止聚合 物吸收能量发生激发。 构成第二道防线 包括：二苯甲酮、水杨酸酯、苯并三唑
二苯甲酮
O R
H
O C R'
吸收能量
发生热振动，氢键破坏，螯合环打开，光→热能
O 受激发，产生互变异够，生成烯醇式结构 C
1.
1O 参与光降解反应 2
O2：基态—三线态
激发态
高能态
低能态
基态O2能有效猝灭激发态分子，自身受激成为1O2。 A*+ O2→ A + 1O2 ep:
hv * O2
第6章 光稳定剂
态S1 和最低激发三线态T1以上非常短，而T1的
寿命(10-3~20s )比S1的寿命(10-9~10-6s)长得多。
11
(3)聚合物光降解反应的一般过程
研究表明，在大气环境中，聚合物光降解主要是由于发生
光氧化反应所致，其机理与热氧化相似，也是按自由基反应历 程进行的，差别主要在于链引发的不同，前者是由紫外辐射能，
相关行业的发展具有非常重要的意义。
3
二、聚合物光降解机理 1. 紫外线吸收 由太阳辐射出来的电磁波包含从X－射线到远红外的连续 光谱(0.7~10000nm)。但在通过外空间和高空大气层(特别是臭 氧层)后，290nm以下的紫外光和3000nm以上的红外光几乎全 部被滤除，实际到达地面的太阳波谱为290~3000nm。到达地 面的太阳光的组成如下表：
Mn+ + Xhv [M(n-1)+X ˙] M(n-1)+ + X˙
所产生的自由基接着可提取聚合物的一个氢原子。
16
过渡金属离子也能以下过程催化氢过氧化物分解产生烷
氧和过氧自由基： ROOH + Mn+ → RO·+ OH- + M(n+1)+ ROOH + M(n+1)+ → RO2·+ H+ + Mn+ 以上反应的净结果为：
800nm)和红外光(800～3000nm)，290~400nm的紫外线仅占约5% 左右，但是，这小部分的太阳光紫外线具有足以打断聚合物中化
学键的能量：
太阳光紫外线的能量与聚合物中典型化学键的键能 光波长/nm 光能量/kJ· E-1 化学键 键能/kJ· mol-1
290
300 320 350
寿命(10-3~20s )比S1的寿命(10-9~10-6s)长得多。
11
(3)聚合物光降解反应的一般过程
研究表明，在大气环境中，聚合物光降解主要是由于发生
光氧化反应所致，其机理与热氧化相似，也是按自由基反应历 程进行的，差别主要在于链引发的不同，前者是由紫外辐射能，
相关行业的发展具有非常重要的意义。
3
二、聚合物光降解机理 1. 紫外线吸收 由太阳辐射出来的电磁波包含从X－射线到远红外的连续 光谱(0.7~10000nm)。但在通过外空间和高空大气层(特别是臭 氧层)后，290nm以下的紫外光和3000nm以上的红外光几乎全 部被滤除，实际到达地面的太阳波谱为290~3000nm。到达地 面的太阳光的组成如下表：
Mn+ + Xhv [M(n-1)+X ˙] M(n-1)+ + X˙
所产生的自由基接着可提取聚合物的一个氢原子。
16
过渡金属离子也能以下过程催化氢过氧化物分解产生烷
氧和过氧自由基： ROOH + Mn+ → RO·+ OH- + M(n+1)+ ROOH + M(n+1)+ → RO2·+ H+ + Mn+ 以上反应的净结果为：
800nm)和红外光(800～3000nm)，290~400nm的紫外线仅占约5% 左右，但是，这小部分的太阳光紫外线具有足以打断聚合物中化
学键的能量：
太阳光紫外线的能量与聚合物中典型化学键的键能 光波长/nm 光能量/kJ· E-1 化学键 键能/kJ· mol-1
290
300 320 350
助剂化学课件五 光稳定剂2
OH O CO
OH
CH3
O
OC
CH3
如紫外吸收剂UV-BAD可吸收波长350nm以下的紫外 线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ各种树脂的相容性好，价格低廉，可用于聚乙烯， 聚丙烯等聚烯烃制品。
5.3.3 苯并三唑类
苯并三唑类化合物采用带不同取代基德邻硝基重氮苯 的还原环化制备。例 UV-P
ONa
OH
N
H+
N
N N
N
N
CH3
例：光稳定剂NBC
S
C4H9
NCS
Ni
C4H9
2
是稳定剂NBC为深绿色粉末，可用于聚丙烯纤维薄膜， 合成橡胶，具有十分优良的光稳定作用。
3 膦酸单酯镍型
OC2H5
HO
H2 CP
O-
Ni2+.xH2O
+
2NaCl
O
光稳定剂2002 为淡黄色或淡绿色粉末，对光和热的稳定 性高，相容性好，耐抽提，着色性好，对纤维和薄膜有优 良的稳定作用。
1. 苯甲酰氯法 以UV-9为例
HO O C
OCH3
UV-9应用广泛，能有效吸收290~400nm的紫外线， 不吸收可见光，适于浅色透明制品。
2 苯甲酸法 以UV-537为例
OH O
C
OC8H17
UV-531强烈吸收300~375nm的紫外线域大多数 聚合物相容，无色，主要用于聚烯烃。
机理：通过顺反异构的变化吸收能量。所以吸收指数低， 只能吸收310~320nm范围内的紫外光，但因不含酚式 羟基，具有良好的化学稳定性和聚合物相容性。
CN CC
OC2H5 O
N-35强烈吸收波长为270~350nm的紫外线，耐碱性 好，适用于聚氯乙烯，缩醛树脂，环氧树脂等，尤其适 于硬质和软质聚氯乙烯制品。
第五章光稳定剂
21
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，而自身又具有高
度的耐光性，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。
22
紫外线吸收剂所包括的化合物类型比较广泛，但
道防线，每一道防线都可抑制紫外线的破坏作用。在设计
防护配方时，具体选哪种稳定剂，设置一道还是多道防线， 要视制品的要求和使用环境而定。 2、按化学结构分类，可分为： 水杨酸酯类、苯甲酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、三 嗪类、取代丙烯腈类、草酰胺类定剂是紫外线吸收剂和受
4
再如聚丙烯制品，如果不作稳定化处理，其户外 使用寿命只有几个月，大大影响了材料户外使用 的经济性和环保性，限制了其应用范围。 因此，研究弄清聚合物材料发生光老化作用的原 因及其具体物理－化学机理，并在此基础上研究 开发出有效的聚合物材料光稳定方法，对于聚合
物材料工业及相关行业的发展具有重要的意义。
实践中行之有效的聚合物光稳定方法是使用各种
光稳定剂。
14
光稳定剂：凡能抑制或减缓光降解过程进行的措 施，称为光稳定。所加入的物质称光稳定剂或紫 外光稳定剂。 光稳定剂对于防止或减缓塑料老化，延长其贮存 和使用寿命是十分有效的。用极少量（0.01%～ 0.5%）就可达到目的。
15
四、光稳定剂的分类
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.。
27
第三节
光稳定剂的主要品种 及应用
一、光稳定剂的主要品种 1、二苯甲酮类 二苯甲酮类光稳定剂是邻羟基二苯甲酮的衍生物， 有单羟基、双羟基、三羟基、四羟基等衍生物。
第5章光稳定剂
23
② UV-531（ 2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮）：能强烈吸收 300~375nm的紫外线，与大多数聚合物相容、特别是与聚烯 烃有很好的相容性，挥发性低，几乎无色。主要用于聚烯烃， 也用于乙烯基树脂，PS、纤维素塑料、聚酯、聚酰胺等塑料、 纤维及涂料。用量为0.5份左右。
24
（2） 水杨酸苯酯类 ➢水杨酸苯酯是最早的紫外线吸收剂，其优点是价格便宜， 而且与树脂的相容性较好。缺点是紫外线吸收率低，而且 吸收波段较窄(340nm以下)。本身对紫外光不甚稳定，光照 后发生重排而明显地吸收可见光，使制品带色。 ➢可用于聚乙烯、聚氯乙烯、聚偏乙烯、聚苯乙烯、聚酯、 纤维素等。UV-TBS和UV-BAD是其典型代表。
21
22
① UV-9（2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮）:能有效吸收290~400nm 的紫外光，但几乎不吸收可见光，所以适用于浅色透明制品。 对光、热稳定性良好。在200℃时不分解，但升华损失较大。 可用于油漆和各种塑料。对软、硬质PVC、聚酯、PS、丙烯酸 树脂和浅色透明木材家具特别有效，用量为0.1~0.5份。
➢应用最多的有二苯甲酮类、水杨酸酯类和苯并三唑类等。
O OH C
HO
R1
N
N
OR R=H 或 CH3~C12H25
X
N
R2
X=H,Cl
R1=CH3~C8H17, 支链烷基
R2=H, 支链烷基
邻羟基二苯甲酮
邻羟基苯并三唑
➢紫外线吸收剂的应用为塑料的光稳定化设置了第二道防线。 17
（3） 猝灭剂 ➢又称减活剂或激发态猝灭剂、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。
② UV-531（ 2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮）：能强烈吸收 300~375nm的紫外线，与大多数聚合物相容、特别是与聚烯 烃有很好的相容性，挥发性低，几乎无色。主要用于聚烯烃， 也用于乙烯基树脂，PS、纤维素塑料、聚酯、聚酰胺等塑料、 纤维及涂料。用量为0.5份左右。
24
（2） 水杨酸苯酯类 ➢水杨酸苯酯是最早的紫外线吸收剂，其优点是价格便宜， 而且与树脂的相容性较好。缺点是紫外线吸收率低，而且 吸收波段较窄(340nm以下)。本身对紫外光不甚稳定，光照 后发生重排而明显地吸收可见光，使制品带色。 ➢可用于聚乙烯、聚氯乙烯、聚偏乙烯、聚苯乙烯、聚酯、 纤维素等。UV-TBS和UV-BAD是其典型代表。
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22
① UV-9（2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮）:能有效吸收290~400nm 的紫外光，但几乎不吸收可见光，所以适用于浅色透明制品。 对光、热稳定性良好。在200℃时不分解，但升华损失较大。 可用于油漆和各种塑料。对软、硬质PVC、聚酯、PS、丙烯酸 树脂和浅色透明木材家具特别有效，用量为0.1~0.5份。
➢应用最多的有二苯甲酮类、水杨酸酯类和苯并三唑类等。
O OH C
HO
R1
N
N
OR R=H 或 CH3~C12H25
X
N
R2
X=H,Cl
R1=CH3~C8H17, 支链烷基
R2=H, 支链烷基
邻羟基二苯甲酮
邻羟基苯并三唑
➢紫外线吸收剂的应用为塑料的光稳定化设置了第二道防线。 17
（3） 猝灭剂 ➢又称减活剂或激发态猝灭剂、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。
光稳定剂的主要品种和性能.ppt
光稳定剂
种类
自由基捕获剂
近20年来新开发的一些具有空间位阻效应的哌啶衍 生物类稳定剂，简称受阻胺类光稳定剂（HALS）。
目前公认的高效光稳定剂。
R
X X
温度,光照
X
NH
RO, ROO,HOO,
氢过氧化物
N
N
O
R O + R'OH
O
R'OO
R
谢谢！
安徽职业技术学院建筑工程系
Department of Architectural Engineering AVTC
光稳定剂种类猝灭剂本身对紫外光的吸收能力很低在稳定过程中丌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
塑料材料与助剂
光稳定剂的主要品种和性能
安徽职业技术学院建筑工程系
Department of Architectural Engineering AVTC
光稳定剂
种类
根据稳定机理的不同，光稳定剂大致分四类：
光屏蔽剂 紫外线吸收剂 猝灭剂 自由基捕获剂
光稳定剂
种类
光屏蔽剂（遮光剂）
能够吸收或反射紫外光，阻碍紫外线深入聚合物内部， 从而抑制了制品的老化。
主要有炭黑、二氧化钛，氧化锌、锌钡等。
H
O
O
O
构成了光稳定剂的第一道防线。 H
H O
光稳定剂
种类
二苯甲酮类 目前应用最广的一类紫外线吸收剂，对整个紫外光
区几乎都有较慢地吸收作用 ，稳定机理如下：
O HO
O
OH
OH O
R'
R'
R'
05-光稳定剂PPT课件
① 猝灭剂接受激发聚合物分子的能量后，本身成为非反应性的激 发态，然后再将能量以无害的形式散失掉。
A*(激发态聚合物) + Q（猝灭剂）
A + Q*
Q
② 猝灭剂与受激聚合物分子形成一种激发态络合物，再通过光物 理过程释放能量。
A*(激发态聚合物) + Q（猝灭剂） 程（产生荧光，磷光）
[A + Q*]
5.3.1 二苯甲酮类
二苯甲酮类光稳定剂是邻羟基二苯甲酮的衍生物，有 单羟基和多羟基的。
工业有三种制备方法 1 苯甲酰氯法 2 苯甲酸法 3 三氯甲苯法
2021
36
1. 苯甲酰氯法 以UV-9为例
HO O C
OCH3
UV-9应用广泛，能有效吸收290~400nm的紫外线， 不吸收可见光，适于浅色透明制品。
由于对光吸收能力，吸收速度，能量分散，屏蔽效应，化学键的 重新结合，聚合物并不是急剧发生降解。
2021
8
光物理过程与光化学过程
在光的作用下，聚合物激发态分子发生光物理过程和光化学反应。
1. 光物理过程
将大部分入射光的能量转变为对聚合物无害的热能和波长较长的 光而消耗掉(通过三种途径回到基态）
三唑-5的工业品是由（I）（II）（III）组成的混合物。 光稳定性效果优良，适用于多种聚合物，在聚氯乙烯农用薄膜中
添加此品能提高其使用寿命1~3倍。缺点：与聚合物相容性差， 而使制品着色，影响外观。
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5.3.5 取代丙烯腈类
X
R
CC
Y Z
R=H or 甲 氧 基 X,Y=CN or COOR Z=H,R,芳 基
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1. 单线态氧产生与光降解反应
助剂化学课件五 光稳定剂3
5.3 光稳定剂的化学与工艺学
5.3.1 二苯甲酮类 5.3.2 水扬酸酯类 5.3.3 苯并三唑类 5.3.4 三嗪类 5.3.5 取代丙烯腈类 5.3.6 镍的螯合物 5.3.7 受阻胺类光稳定剂的化学与工艺学
5.3.7.1 三丙酮胺及其衍生物中间体的制备
1 三丙酮胺的制备
分为一步法和两步法
三丙酮的一步法合成方法 目前国内采用的工业生产方法
O
O
3
+ NH3
Cat -2H2O
催化剂：CaCl2 NH4Cl ZnCl2 BF3 反应过程：
N H
2,4,6-三硝基苯酚
三丙酮胺的二步法合成方法
第一步
O
Cat
N
3
+ 2NH3
反应过程 ：
-3H2O
第二步
O
N
N H
+3
Cat H 2O
丙酮宁 (2,2,4,4,6-五甲 NH 基－2,3,4,5－四氢嘧啶)
一 低分子量受阻胺类光稳定剂
1 受阻胺类光稳外吸收剂一起使用，
广泛用于聚烯烃，高密度聚乙烯，聚苯乙烯，ABS树脂中。
OH O
H3CO
+2 OCH3
Cat
O
HN
O
O
HN
O
+ 2CH3OH
O
N H
O
NH
O
+ CH3OH OH
O
采用癸二酸二甲酯与哌啶醇进行酯交换反应制的。 单双 酯有一定比例要求
收率 90％
O
+H 2O 收率50～60％
N H
2 哌啶胺（2,2,6,6－四甲基－4－氨基哌啶） 与哌啶丁胺的合成
5.3.1 二苯甲酮类 5.3.2 水扬酸酯类 5.3.3 苯并三唑类 5.3.4 三嗪类 5.3.5 取代丙烯腈类 5.3.6 镍的螯合物 5.3.7 受阻胺类光稳定剂的化学与工艺学
5.3.7.1 三丙酮胺及其衍生物中间体的制备
1 三丙酮胺的制备
分为一步法和两步法
三丙酮的一步法合成方法 目前国内采用的工业生产方法
O
O
3
+ NH3
Cat -2H2O
催化剂：CaCl2 NH4Cl ZnCl2 BF3 反应过程：
N H
2,4,6-三硝基苯酚
三丙酮胺的二步法合成方法
第一步
O
Cat
N
3
+ 2NH3
反应过程 ：
-3H2O
第二步
O
N
N H
+3
Cat H 2O
丙酮宁 (2,2,4,4,6-五甲 NH 基－2,3,4,5－四氢嘧啶)
一 低分子量受阻胺类光稳定剂
1 受阻胺类光稳外吸收剂一起使用，
广泛用于聚烯烃，高密度聚乙烯，聚苯乙烯，ABS树脂中。
OH O
H3CO
+2 OCH3
Cat
O
HN
O
O
HN
O
+ 2CH3OH
O
N H
O
NH
O
+ CH3OH OH
O
采用癸二酸二甲酯与哌啶醇进行酯交换反应制的。 单双 酯有一定比例要求
收率 90％
O
+H 2O 收率50～60％
N H
2 哌啶胺（2,2,6,6－四甲基－4－氨基哌啶） 与哌啶丁胺的合成
光降解和光氧化的机理ppt课件
光稳定剂
3 猝灭剂
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。（光稳定化的第三道防线） • ① 猝灭剂接受激发聚合物分子的能量后，本身成为非反应性的激 发态，然后再将能量以无害的形式散失掉。 • A*(激发态聚合物) + Q（猝灭剂） A + Q* Q • ② 猝灭剂与受激聚合物分子形成一种激发态络合物，再通过光物 理过程释放能量。 • A*(激发态聚合物) + Q（猝灭剂） [A + Q*] 光物理过 程（产生荧光，磷光） • 猝灭剂主要是金属络合物，如镍，钴，钴的有机络合物。
hv
OH O C R OH
光稳定剂
• ③苯并三唑类
HO N N N R
• 分子中也存在氢键螯合环，由羟基氢与三唑基上的氮所形成。当 吸收紫外光后，氢键破环或变为光互变异构体，把有害的紫外线 变为热能。 H O O
N N
h v
N N R H O N N R
放 热
N N N R
+
h v '
• 苯并三唑类可吸收 300~400nm的光，而对 400nm以上的可见 光几乎不吸收，因此制品不变色。
光稳定剂
• 2 紫外吸收剂
• ① 二Байду номын сангаас甲酮类
OH O R' C R
• 是目前应用最广的一类紫外线吸收剂，它对整个紫外 光区几乎都有较慢地吸收作用 。
光稳定剂
• 苯环上的羟基氢和相邻的羰基氧之间形成分子内氢键， 构成一个螯合环，吸收紫外光能量后，分子发生热振 动，氢键破环，螯合环打开，就能把紫外光变成无害 的热能放出。
光降解和光氧 化的机理
1.概述 2.光解和光氧化的机理 3.光稳定剂
第四章+光稳定剂
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• 3、链终止是自由基之间碰撞而失活，断开的聚合物分子 重新连接起来，或生成稳定的新的生成物。 • 产物可能是交联产物，分子量比原来的提高，或为降解产 物，分子量下降。也就是说老化使高分子材料化学结构和 组分产生变化，该材料的物理化学性能也改变。 • 链终止反应如下： • • P·+ P· ――― → P + P· • P· ＋ PO2·―― →POOP • 2PO2·―― →POOP +O2 •
• 表4-3
不同波长的能量和聚合物中的键能
波长，nm 290 300 320 350 400 爱因斯坦 值，KJ/mol 419 398 375 339 300 键的类型 C－H C－C C－O C－Cl C-－N 键能，kJ/mol 380~420 340~350 320~380 300~340 320~330
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• • • • • •
4.2.1
紫外光及其能量
辐射到地球外层空间的太阳光是一个连续的能量光谱， 其波长范围从0.7nm到3000nm之间。 波长低于175nm的紫外光在海拨高于100km时就被氧所 吸收， 185～290nm之间的辐射被大气层中的臭氧所吸收， 到达地面的太阳光波长为280～3000nm，组成列于表41所示。 其中可见光400～800nm占阳光强度的51.8％，紫外光 280～400nm只占至达地球表面总能量的6％，但其光子 能量巨大，是引发聚合物材料光老化的能量来源。
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第四章 光稳定剂
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• 第四章 光稳定剂 • 4．1光稳定剂的定义和分类 • 日常体用的塑料、橡胶、纤维、染料、涂料、颜料， 经常暴露在空气中，如果在阳光下或强的人造光下，会加 速老化，尤其是在紫外光下，会产生光化反应和自动氧化 反应，导致发生光降解，使得外观和物理性能变坏，这一 过程称为光氧老化或光老化，也称为光氧化降解或光降 解。 • 光稳定剂或称紫外光稳定剂，是一类添于塑料和其他材料 中，能够抑制或减缓材料光老化速度，提高材料耐光性的 物质。它是合成材料加工助剂重要门类之一。由于在20世 纪中期使用的大多数光稳定剂能够吸收紫外光，故习惯上 又称它为紫外线吸收剂。其实，紫外吸收剂只是光稳定剂 的一部分，如果按照光稳定剂作用机理分，光稳定剂可分 为：光屏蔽剂、紫外吸收剂、猝灭剂、自由基捕猝剂（受 阻胺类）四大类。按其市场份额顺序主要品种有：①受阻 胺类。②苯并三唑类。③二苯甲酮类；④水杨酸酯类；⑤ 氰基丙烯酸酯类。
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精选
10
自由基捕获剂
• 这类光稳定剂能捕获高分子中所生成的活 性自由基，从而抑制光氧化过程，达到光 稳定目的。主要是受阻胺光稳定剂 （HALS）。HALS是发展最快、最有前途 的异类新型高小光稳定剂，在国际上年平 均需求增长率为20%~30%。
精选
11
光稳定剂的应用原则
• 树脂的敏感波长与紫外线吸收剂的有效吸 收波长的一致性
组员
精选
15
苯并三唑类可 吸收300400nm的光， 400nm以上的 不吸收，不会 带色，热稳定 性好，但价格 昂贵。
8• UV-P吸收波长2源自0-380nm紫外线不吸收可 见光，着色性小，主要用于PVC、PS、UP 等
• UV-326吸收波长270-380nm,稳定效果好。 对金属离子不敏感、挥发性小，有抗氧作 用初期易着色
剂
（UV-TBS),水杨
酸双酚A脂（UV-
BAD)
UV-531能吸收 UV-TBS廉价紫
300-375nm紫外 外线吸收剂，性
线，有很好的相 能良好用于PVC
容性，挥发性低， PE PUR，用量
几乎无色。主要 0.2-0.5，UV-
用于聚烯烃，用 BAD相容性好廉
量为0.5份
价，可用于PE
PP
含氯树脂 精选
• 主要稳定剂：炭黑、二氧化钛、氧化锌。
精选
6
紫外线吸收剂
• 能吸收高能量的紫外 线，并以能量转换形 式，将吸收的能量以 热能释放出来或消耗。 工业上一般使用二苯 甲酮类、水杨酸类和 苯并三唑类。
精选
7
二苯甲酮类
水杨酸
苯并三唑类
UV-9和UV-531为 主要品种水杨酸 UV-P、UV-
应用最广的稳定 对叔丁基苯脂 326、UV-327
• 与其他助剂的协同效应 • 光稳定剂的并用 • 制品的厚度和稳定剂的用量
精选
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光稳定剂在塑料中的应用
• 在PVC中的应用 适用于管材、板材、薄膜，二苯 甲酮类、苯并三唑广泛应用于PVC，注意与热稳 定剂的相互影响。
• 在PE中的应用广泛采用二苯甲酮类、苯并三唑和 机镍络合物等光稳定剂。
• PP 分子存在叔碳原子易老化，加入二苯甲酮类、 苯并三唑和机镍络合物等光稳定剂
• UV-5411吸收紫外线波长范围广，345nm广 泛用于PS、PMMA、 UP、 PC、 ABS
精选
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光猝灭剂
• 可以接受塑料的能量，并将这些能量以热 量、荧光、磷光的形式发散出去，从而保 护聚合物免受紫外线的破坏。猝灭剂是通 过分子间能量的转移来消散能量的，故又 称为能量转移剂。
• 主要是镍、钴、铁的有机络合物。猝灭剂 很少用于塑料厚制品中，大多用于薄膜和 纤维。
• PS二苯甲酮类、苯并三唑广泛应用
• ABS 在户外曝晒情况很不稳定二苯甲酮类、苯并 三唑与抗氧剂并用可提高耐候性，
精选
13
光稳定剂的发展趋势
• 受阻胺类是光稳定剂发展的主要品种，开 发高相对分子质量、非碱性和键合型HALS 为受阻胺类光稳定剂发展方向。
精选
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• 彭宇昊 • 赵强 • 王丽丽
光稳定剂
第二小组
精选
1
塑料的光老化
• 1太阳辐射 • 2塑料的光氧老化
精选
2
太阳辐射
• 紫外线的强度占太阳光的5%，能量最高 290-390jk/mol，化合物的键通常在290400kj/mol，很容易被紫外线破坏。是聚合 物产生光老化的主要原因。
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3
塑料的光氧老化
• 由于紫外线的波长短、能量高，破坏化学 键引起自由基链式反应，并同时与氧相伴 发生光氧老化。
• 在光氧老化过程中，大分子链逐渐断裂或 交联，以致最后丧失使用性能。
精选
4
光稳定剂及作用机理
• 光稳定剂的作用：紫外线的屏蔽和吸收； 氢过氧化物的非自由基分解；猝灭激发态 分子；钝化重金属离子；捕获自由基。
• 1光屏蔽剂 2紫外线吸收剂 3光猝灭剂 4自 由基捕获剂
精选
5
光屏蔽剂
• 它的存在是在聚合物与光源之间设立一道 屏障，阻碍了紫外线深入内部。