光稳定剂吸收紫外线的机理
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光稳定剂吸收紫外线的 反应机理
20120483 材料1207班 文云娜
• 一、聚合物光降解现象 • 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，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。
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因吸收紫外线能量
而随之发生激发。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、水杨酸酯类
和苯并三唑Biblioteka Baidu等。
O C OR R=H 或 CH3~C12H25 邻羟基二苯甲酮 X N OH N N R2 HO R1
R· ＋ R· → R－R
R· ＋ RO· → ROR
RO·
RO2·
＋ RO· → ROOR
＋ RO2· → 非自由基产物
R·
RO2·
＋ HO· → ROH
＋ R· → ROOR
• 光稳定剂的分类
• 1、按作用机理分类，可分为四类：
• (1)光屏蔽剂，包括炭黑、氧化锌和无机颜料；
• (2)紫外线吸收剂，包括水杨酸酯类、二苯甲酮
•
•
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·
……
链增长： R· ＋ O2 → RO2· RO2· ＋ RH → ROOH ROOH → RO· ＋ HO· ＋ R·
RO· ＋ RH → ROH ＋ R·
HO· ＋ RH → H2O ＋ R·
链终止：
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。
• 形成逐渐深入的四道防线，每一道都可抵御紫外
线。
• 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；
• 它可以强烈地、选择性地吸收高能量的紫外光，而
• 二、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。
• 2、发生光氧化降解反应 • 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。
以下是聚合物光降解反应的一般过程： • 链引发： • 氢过氧化物．ROOH
个典型的三嗪类吸收剂的例子。
X=H,Cl R1=CH3~C8H17, 支链烷基 R2=H, 支链烷基 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。
• 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，降低了碱性，提高化合物的耐光坚
牢性，同时也提高了与树脂的相容性。下面是两
20120483 材料1207班 文云娜
• 一、聚合物光降解现象 • 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，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。
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因吸收紫外线能量
而随之发生激发。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、水杨酸酯类
和苯并三唑Biblioteka Baidu等。
O C OR R=H 或 CH3~C12H25 邻羟基二苯甲酮 X N OH N N R2 HO R1
R· ＋ R· → R－R
R· ＋ RO· → ROR
RO·
RO2·
＋ RO· → ROOR
＋ RO2· → 非自由基产物
R·
RO2·
＋ HO· → ROH
＋ R· → ROOR
• 光稳定剂的分类
• 1、按作用机理分类，可分为四类：
• (1)光屏蔽剂，包括炭黑、氧化锌和无机颜料；
• (2)紫外线吸收剂，包括水杨酸酯类、二苯甲酮
•
•
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·
……
链增长： R· ＋ O2 → RO2· RO2· ＋ RH → ROOH ROOH → RO· ＋ HO· ＋ R·
RO· ＋ RH → ROH ＋ R·
HO· ＋ RH → H2O ＋ R·
链终止：
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。
• 形成逐渐深入的四道防线，每一道都可抵御紫外
线。
• 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；
• 它可以强烈地、选择性地吸收高能量的紫外光，而
• 二、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。
• 2、发生光氧化降解反应 • 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。
以下是聚合物光降解反应的一般过程： • 链引发： • 氢过氧化物．ROOH
个典型的三嗪类吸收剂的例子。
X=H,Cl R1=CH3~C8H17, 支链烷基 R2=H, 支链烷基 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。
• 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，降低了碱性，提高化合物的耐光坚
牢性，同时也提高了与树脂的相容性。下面是两