第5章光稳定剂
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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。
25
➢ UV-TBS：2-羟基苯甲酸-4-(1,1-二甲基乙基)苯基酯（水杨 酸-4-叔丁基苯酯）
➢ 为一种廉价的紫外线吸收剂，性能良好，但在光照下有变 黄的倾向，可用于聚氯乙烯、聚乙烯、纤维素塑料和聚氨 酯，用量为0.2~1.5份。
26
➢ UV-BAD可吸收波长350nm以下的紫外线，与各种树脂的 相容性好，价格低廉，可用于聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃制 品，也可用于含氯树脂，用量为0.2～4份。
猝灭激发态分子的能量，或具有足够的捕获自由基的能力； （2）与聚合物及其助剂的相容性好，在加工和使用过程中
不喷霜，不渗出； （3）具有光稳定性、热稳定性及化学稳定性，即在长期曝
晒下不遭破坏，在加工和使用时不因受热而变化，热挥发 损失小，不与材料中其他组分发生不利的反应； （4）耐抽出、耐水解、无毒或低毒，不污染制品、价格低廉。
➢猝灭剂转移能量有以下两种方式： （1）猝灭剂接收激发聚合物分子能量后，本身成为非反应 性激发态，然后再将能量以无害的形式消散。
（2）猝灭剂与受激发聚合物分子形成一种激发态络合物， 再通过光物理过程消散能量。
➢这是光稳定化的第三道防线。 18
（4）自由基捕获剂 ➢ 自由基捕获剂很早就用作聚烯烃的抗氧剂，但因为抗氧
31
这类化合物吸收紫外线效果与邻羟基的个数有关，邻羟基个 数越多，吸收紫外线的能力越强，不同取代基的引入，降低 了均三嗪环的碱性，提高了化合物的耐光坚牢性，同时也提 高了与树脂的相容性。下面是两个典型的三嗪类吸收剂的例 子。
19
➢ 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。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。
➢ 而光屏蔽剂、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。
28
29
➢ 常见的苯并三唑类紫外线吸收剂有UV-326、 UV-327等
➢ UV-326：能存效地吸收波长为270~380nm的紫外光，稳 定效果很好。对金属离子不敏感、挥发性小，有抗氧作用， 初期易着色。主要用于聚烯烃、聚氯乙烯、不饱和聚酯、 聚酰胺、环氧树脂、ABS、聚氨酯等制品。
➢ UV-327：能强烈吸收波长为270 ～ 300nm的紫外光，化学 稳定性好，挥发性小、毒性小、与聚烯烃相容性好，尤其 适用于聚乙烯、聚丙烯，也适用于聚氯乙烯、聚甲基丙烯 酸甲酯，聚甲醛、聚氨酯、ABS、环氧树脂等。在塑料中 的一般用量为1%～3%。
存在象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。光屏蔽剂构成 了光稳定剂的第一道防线。
15
➢ 光屏蔽剂通常多为一些无机颜料和填料，来源广泛，价格 低。主要有炭黑、二氧化钛、氧化锌、锌钡等。防护效果 好、价格低，但具有遮光性和着色性，仅适用于不透明材 料。
剂自由基捕获剂不耐光，因此不能用作光稳定剂。可用 于聚合物光稳定的自由基捕获剂主要是具有空间位阻结 构的2,2,6,6-四甲基哌啶衍生物，因此也称为受阻胺光稳 定剂(HALS)，结构通式如下：
Y
H3C
CH3
H3C N CH3 X
X = H, R, OR, COR Y = OR', COR', NR'1R'2
（2）光老化机理
光的能量与波长的关系符合下式
E N hc
式中 N－阿佛加德罗常数，6.024×1023； h－普朗克常数，6.624×1034J/s； λ－波长，nm； c－光速，2.998×1010cm/s。
E 2.865104 (kJ/mol)
0.24
➢辐射线的能量与波长成反比，波长越短，射线的能量越大。 紫外线的波长最短，其能量最高，因此它对聚合物的破坏性 也最大。
➢ 由于毒性低，日本、美国、法国、意大利许可本品用于与
食品接触的塑料，意大利规定的最高用量为0.2%，日本
和法国为0.5%。
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（4）三嗪类 ➢三嗪类光稳定剂是一类高效的吸收型光稳定剂，对 280~380nm的紫外光有较高的吸收能力。较苯并三唑类稳定 剂吸收能力强。它是2-羟基苯基三嗪衍生物，其特点是含有 邻位羟基，其通式如下：
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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，是按自由基反应历程进行的。
链引发：氢过氧化物．ROOH ➢ 羰基化合物， C=0 ➢ 残留催化剂， ➢ 电荷转移配合物 ➢ 结果：产生自由基： R·、 RO·、HO·…… ➢根据光吸收模式的不同，高分子材料光氧化降解反应的引 发可分为两个主要类型：杂质发色团光吸收引发和主体结 构发色团光吸收引发。
3
5.1.2 光稳定剂的分类
5.1.2.1 按作用机理分类，可分为四类： (1)光屏蔽剂，包括炭黑、氧化锌和一些无机颜料； (2)紫外线吸收剂，包括水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三 唑类、取代丙烯腈类、三嗪类等有机化合物； (3)猝灭剂，主要是镍的有机络合物； (4)自由基捕获剂，主要是受阻胺类衍生物。 ➢这四种稳定作用方式构成了光稳定化中层次逐渐深入的四 道防线。
R· ＋ HO·→ ROH RO2· ＋ R·→ ROOR
12
降解机理 链引发 反应情况
反应速度 链增长
聚合物光降解与热氧化降解比较
光降解
热氧化降解
自由基反应
自由基反应
紫外辐射能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ热能
强键也能断裂或被活 弱键断裂 化
反应速度较快
反应速度较慢
链增长过程较短
链增长过程较长
13
（4）聚合物光稳定
➢ 根据上述聚合物光降解机理，大多数常用聚合物光降解是 由于含有微量杂质发色团引起的。原理上，解决这些聚合 物耐光性问题的根本方法是改进合成、加工和储存工艺及 条件减少引进杂质发色团。但是由于这种方法实施难度很 大，因此效果有限。
➢ UV-OPS为聚烯烃的紫外线吸收剂，与聚烯烃相容性好， 具有优良的耐候性，用量为0.5～2份。
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（3）苯并三唑类 ➢苯并三唑类光稳定剂是一类性能较二苯甲酮类为好的优良 的紫外线吸收剂。
➢它能较强烈地吸收310～385nm紫外光，几乎不吸收可见光。 热稳定性优良，但价格较高，可用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯 乙烯、聚碳酸酯、聚酯、ABS等制品。
➢ 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
➢ 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。
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5.2.2 光稳定剂的作用机理 （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
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5.3 光稳定剂的主要品种及应用
5.3.1 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。 ➢此类化合物吸收波长为290～400nm的紫外光，并与大多数 聚合物有较好的相容性，因此广泛用于聚乙烯、聚丙烯、聚 氯乙烯、ABS、聚苯乙烯、聚酰胺等材料中。 ➢二苯甲酮类品种虽多，但大多是2,4-二羟基二苯甲酮的衍 生物。其中紫外线吸收剂UV-9和UV-531是应用广泛的光稳 定剂。
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链增长： R·＋ O2 → RO2·
RO2·＋ RH → ROOH ＋ R· ROOH → RO·＋ HO·
RO·＋ RH → ROH ＋ R· HO·＋ RH → H2O ＋ R·
11
链终止： R·＋ R·→ R－R R·＋ RO·→ ROR
RO· ＋ RO·→ ROOR RO2· ＋ RO2·→ 非自由基产物
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5.1.2.2 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、有机镍络合物和受阻胺类。 ➢目前世界上用量最大的两类光稳定剂是紫外线吸收剂和受 阻胺光稳定剂。
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5.1.3 光稳定剂应具备的条件
光稳定剂应具备下列几个条件： （1）能强烈吸收290~400nm波长范围的紫外线，或能有效地
➢ 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。
➢ 光屏蔽剂中效力最大的是炭黑，炭黑是吸附剂，在聚丙烯 中加入2%的炭黑，寿命可达30年以上。
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（2）紫外线吸收剂
➢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。
高分子材料 加工助剂
第5章 光稳定剂
光稳定剂概述 光稳定剂的作用机理 光稳定剂的主要品种 光稳定剂的发展趋势
2
5.1 光稳定剂概述
5.1.1 聚合物光降解现象
➢ 严格地讲，聚合物的光降解包括纯光降解和光氧降解。 ➢ 聚合物光降解 ：塑料和其它高分子材料，长期暴露在日
光或短期置于强荧光下，由于吸收了紫外光能量，引发 了自动氧化反应，导致了塑料的主要组分聚合物的降解， 会出现外观和物理机械性能劣化，使得制品变色、发脆、 性能下降，以致无法再用。这一过程称光降解或光老化。 ➢ 聚合物材料光老化的最终结果是使用寿命缩短。
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5.2 光稳定剂的作用机理
5.2.1 聚合物光降解机理
（1）紫外线吸收
➢ 太阳光对高分子材料的老化作用主要起因于其所含的紫 外光。
➢ 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 别是臭氧在层实)后际，到2达90地nm面以的下波的谱紫中外: 光和3000nm以上的红 外光几乎波全长部范被围滤为除4，00实—际80到0达nm地（面约的占太40阳%波）谱的为是可见光； 290 ～ 3波00长0n约m。为800—3000nm（约占55%）的是红外线； 波长约为290—400nm（仅占5%）的是紫外线。 虽然紫外线仅占约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。7
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（3）聚合物光降解反应的一般过程 ➢聚合物分子吸收光能后，即被激发到电子激发态。电子激 发态是不稳定的，它将会通过各种光物理和光化学过程消 散激发能。
➢激发态分子如果未能及时通过光物理过程消散激发能，它 将可能发生化学反应。
➢因为紫外线能量高，其能量能直接传递给化学键中的电子， 因此发生断裂的就并不总是弱键，强键也可能断裂或被活 化。因此，光氧化反应从一开始速度就较快，而链增长过 程则不像热氧化反应那么长。引发阶段是聚合物光氧化反 应的关键。
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。
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（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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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。
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➢ UV-TBS：2-羟基苯甲酸-4-(1,1-二甲基乙基)苯基酯（水杨 酸-4-叔丁基苯酯）
➢ 为一种廉价的紫外线吸收剂，性能良好，但在光照下有变 黄的倾向，可用于聚氯乙烯、聚乙烯、纤维素塑料和聚氨 酯，用量为0.2~1.5份。
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➢ UV-BAD可吸收波长350nm以下的紫外线，与各种树脂的 相容性好，价格低廉，可用于聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃制 品，也可用于含氯树脂，用量为0.2～4份。
猝灭激发态分子的能量，或具有足够的捕获自由基的能力； （2）与聚合物及其助剂的相容性好，在加工和使用过程中
不喷霜，不渗出； （3）具有光稳定性、热稳定性及化学稳定性，即在长期曝
晒下不遭破坏，在加工和使用时不因受热而变化，热挥发 损失小，不与材料中其他组分发生不利的反应； （4）耐抽出、耐水解、无毒或低毒，不污染制品、价格低廉。
➢猝灭剂转移能量有以下两种方式： （1）猝灭剂接收激发聚合物分子能量后，本身成为非反应 性激发态，然后再将能量以无害的形式消散。
（2）猝灭剂与受激发聚合物分子形成一种激发态络合物， 再通过光物理过程消散能量。
➢这是光稳定化的第三道防线。 18
（4）自由基捕获剂 ➢ 自由基捕获剂很早就用作聚烯烃的抗氧剂，但因为抗氧
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这类化合物吸收紫外线效果与邻羟基的个数有关，邻羟基个 数越多，吸收紫外线的能力越强，不同取代基的引入，降低 了均三嗪环的碱性，提高了化合物的耐光坚牢性，同时也提 高了与树脂的相容性。下面是两个典型的三嗪类吸收剂的例 子。
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➢ 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。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。
➢ 而光屏蔽剂、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。
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➢ 常见的苯并三唑类紫外线吸收剂有UV-326、 UV-327等
➢ UV-326：能存效地吸收波长为270~380nm的紫外光，稳 定效果很好。对金属离子不敏感、挥发性小，有抗氧作用， 初期易着色。主要用于聚烯烃、聚氯乙烯、不饱和聚酯、 聚酰胺、环氧树脂、ABS、聚氨酯等制品。
➢ UV-327：能强烈吸收波长为270 ～ 300nm的紫外光，化学 稳定性好，挥发性小、毒性小、与聚烯烃相容性好，尤其 适用于聚乙烯、聚丙烯，也适用于聚氯乙烯、聚甲基丙烯 酸甲酯，聚甲醛、聚氨酯、ABS、环氧树脂等。在塑料中 的一般用量为1%～3%。
存在象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。光屏蔽剂构成 了光稳定剂的第一道防线。
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➢ 光屏蔽剂通常多为一些无机颜料和填料，来源广泛，价格 低。主要有炭黑、二氧化钛、氧化锌、锌钡等。防护效果 好、价格低，但具有遮光性和着色性，仅适用于不透明材 料。
剂自由基捕获剂不耐光，因此不能用作光稳定剂。可用 于聚合物光稳定的自由基捕获剂主要是具有空间位阻结 构的2,2,6,6-四甲基哌啶衍生物，因此也称为受阻胺光稳 定剂(HALS)，结构通式如下：
Y
H3C
CH3
H3C N CH3 X
X = H, R, OR, COR Y = OR', COR', NR'1R'2
（2）光老化机理
光的能量与波长的关系符合下式
E N hc
式中 N－阿佛加德罗常数，6.024×1023； h－普朗克常数，6.624×1034J/s； λ－波长，nm； c－光速，2.998×1010cm/s。
E 2.865104 (kJ/mol)
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➢辐射线的能量与波长成反比，波长越短，射线的能量越大。 紫外线的波长最短，其能量最高，因此它对聚合物的破坏性 也最大。
➢ 由于毒性低，日本、美国、法国、意大利许可本品用于与
食品接触的塑料，意大利规定的最高用量为0.2%，日本
和法国为0.5%。
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（4）三嗪类 ➢三嗪类光稳定剂是一类高效的吸收型光稳定剂，对 280~380nm的紫外光有较高的吸收能力。较苯并三唑类稳定 剂吸收能力强。它是2-羟基苯基三嗪衍生物，其特点是含有 邻位羟基，其通式如下：
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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，是按自由基反应历程进行的。
链引发：氢过氧化物．ROOH ➢ 羰基化合物， C=0 ➢ 残留催化剂， ➢ 电荷转移配合物 ➢ 结果：产生自由基： R·、 RO·、HO·…… ➢根据光吸收模式的不同，高分子材料光氧化降解反应的引 发可分为两个主要类型：杂质发色团光吸收引发和主体结 构发色团光吸收引发。
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5.1.2 光稳定剂的分类
5.1.2.1 按作用机理分类，可分为四类： (1)光屏蔽剂，包括炭黑、氧化锌和一些无机颜料； (2)紫外线吸收剂，包括水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三 唑类、取代丙烯腈类、三嗪类等有机化合物； (3)猝灭剂，主要是镍的有机络合物； (4)自由基捕获剂，主要是受阻胺类衍生物。 ➢这四种稳定作用方式构成了光稳定化中层次逐渐深入的四 道防线。
R· ＋ HO·→ ROH RO2· ＋ R·→ ROOR
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降解机理 链引发 反应情况
反应速度 链增长
聚合物光降解与热氧化降解比较
光降解
热氧化降解
自由基反应
自由基反应
紫外辐射能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ热能
强键也能断裂或被活 弱键断裂 化
反应速度较快
反应速度较慢
链增长过程较短
链增长过程较长
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（4）聚合物光稳定
➢ 根据上述聚合物光降解机理，大多数常用聚合物光降解是 由于含有微量杂质发色团引起的。原理上，解决这些聚合 物耐光性问题的根本方法是改进合成、加工和储存工艺及 条件减少引进杂质发色团。但是由于这种方法实施难度很 大，因此效果有限。
➢ UV-OPS为聚烯烃的紫外线吸收剂，与聚烯烃相容性好， 具有优良的耐候性，用量为0.5～2份。
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（3）苯并三唑类 ➢苯并三唑类光稳定剂是一类性能较二苯甲酮类为好的优良 的紫外线吸收剂。
➢它能较强烈地吸收310～385nm紫外光，几乎不吸收可见光。 热稳定性优良，但价格较高，可用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯 乙烯、聚碳酸酯、聚酯、ABS等制品。
➢ 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
➢ 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。
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5.2.2 光稳定剂的作用机理 （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
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5.3 光稳定剂的主要品种及应用
5.3.1 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。 ➢此类化合物吸收波长为290～400nm的紫外光，并与大多数 聚合物有较好的相容性，因此广泛用于聚乙烯、聚丙烯、聚 氯乙烯、ABS、聚苯乙烯、聚酰胺等材料中。 ➢二苯甲酮类品种虽多，但大多是2,4-二羟基二苯甲酮的衍 生物。其中紫外线吸收剂UV-9和UV-531是应用广泛的光稳 定剂。
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链增长： R·＋ O2 → RO2·
RO2·＋ RH → ROOH ＋ R· ROOH → RO·＋ HO·
RO·＋ RH → ROH ＋ R· HO·＋ RH → H2O ＋ R·
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链终止： R·＋ R·→ R－R R·＋ RO·→ ROR
RO· ＋ RO·→ ROOR RO2· ＋ RO2·→ 非自由基产物
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5.1.2.2 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、有机镍络合物和受阻胺类。 ➢目前世界上用量最大的两类光稳定剂是紫外线吸收剂和受 阻胺光稳定剂。
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5.1.3 光稳定剂应具备的条件
光稳定剂应具备下列几个条件： （1）能强烈吸收290~400nm波长范围的紫外线，或能有效地
➢ 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。
➢ 光屏蔽剂中效力最大的是炭黑，炭黑是吸附剂，在聚丙烯 中加入2%的炭黑，寿命可达30年以上。
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（2）紫外线吸收剂
➢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。
高分子材料 加工助剂
第5章 光稳定剂
光稳定剂概述 光稳定剂的作用机理 光稳定剂的主要品种 光稳定剂的发展趋势
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5.1 光稳定剂概述
5.1.1 聚合物光降解现象
➢ 严格地讲，聚合物的光降解包括纯光降解和光氧降解。 ➢ 聚合物光降解 ：塑料和其它高分子材料，长期暴露在日
光或短期置于强荧光下，由于吸收了紫外光能量，引发 了自动氧化反应，导致了塑料的主要组分聚合物的降解， 会出现外观和物理机械性能劣化，使得制品变色、发脆、 性能下降，以致无法再用。这一过程称光降解或光老化。 ➢ 聚合物材料光老化的最终结果是使用寿命缩短。
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5.2 光稳定剂的作用机理
5.2.1 聚合物光降解机理
（1）紫外线吸收
➢ 太阳光对高分子材料的老化作用主要起因于其所含的紫 外光。
➢ 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 别是臭氧在层实)后际，到2达90地nm面以的下波的谱紫中外: 光和3000nm以上的红 外光几乎波全长部范被围滤为除4，00实—际80到0达nm地（面约的占太40阳%波）谱的为是可见光； 290 ～ 3波00长0n约m。为800—3000nm（约占55%）的是红外线； 波长约为290—400nm（仅占5%）的是紫外线。 虽然紫外线仅占约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。7
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（3）聚合物光降解反应的一般过程 ➢聚合物分子吸收光能后，即被激发到电子激发态。电子激 发态是不稳定的，它将会通过各种光物理和光化学过程消 散激发能。
➢激发态分子如果未能及时通过光物理过程消散激发能，它 将可能发生化学反应。
➢因为紫外线能量高，其能量能直接传递给化学键中的电子， 因此发生断裂的就并不总是弱键，强键也可能断裂或被活 化。因此，光氧化反应从一开始速度就较快，而链增长过 程则不像热氧化反应那么长。引发阶段是聚合物光氧化反 应的关键。