不同類(lèi)型紫外線吸收劑的作用機(jī)理
不同類(lèi)型紫外線吸收劑的作用機(jī)理
紫外線吸收劑能夠吸收強(qiáng)烈的高能量的紫外線，并以能量的形式轉(zhuǎn)換，將所吸收的能量釋放出來(lái)，然后通過(guò)熱能或無(wú)害的低能輻射消耗，避免因紫外線所造成的皮膚損傷，還有防止高分子聚合物因吸收紫外線而發(fā)生的光物理和光化學(xué)分解反應(yīng)。目前比較常用的紫外線吸收劑主要有苯酮類(lèi)、苯并三唑類(lèi)、水楊酸酯類(lèi)、取代丙烯腈類(lèi)、三嗪類(lèi)和其他類(lèi)等，不同紫外吸收劑的吸收轉(zhuǎn)化機(jī)理因種類(lèi)不同而有所差異，下面上海精顏化工為您介紹一下不同類(lèi)型紫外線吸收劑的作用機(jī)理。
1.二苯甲酮類(lèi)
二苯甲酮類(lèi)紫外線吸收劑是應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)紫外吸收劑，這種紫外線吸收劑對(duì)UV-A、UV-B和UV-C的吸收效果較慢。分子中的酮基和羥基可形成本征氫鍵形成丁基螯合環(huán)，吸收紫外光能后，分子發(fā)生熱振動(dòng)，內(nèi)部氫鍵斷裂，螯合環(huán)打開(kāi)，將紫外能量轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來(lái)。除此之外，分子中的羰基會(huì)被吸收的紫外光能所激發(fā)，產(chǎn)生變異和烯醇結(jié)構(gòu)，同時(shí)這也消耗了一部分能量。在這類(lèi)紫外吸收劑中，分子內(nèi)氫鍵的強(qiáng)弱與其光穩(wěn)定化效果有關(guān)，氧鍵越強(qiáng)，破壞它所需的能量越大，吸收紫外光消耗的能量越多，效果越好。紫外線吸收劑的穩(wěn)定效果還與苯環(huán)上烷氧基鏈的長(zhǎng)度有關(guān)，如果長(zhǎng)度與聚合物相容性好，則穩(wěn)定效果恰到好處。在二苯甲酮紫外吸收劑中，羰基的鄰位必須含有10個(gè)羥基，否則不能形成本征氫不能使用作為紫外線吸收劑，能吸收290～380-m的紫外線，但幾乎不吸收可見(jiàn)光，不著色，與高分子聚合物相容性好。如果羰基的鄰位有兩個(gè)羥基，它可以吸收300～400fm的紫外線，也可以吸收部分可見(jiàn)光。由于吸收可見(jiàn)光，互補(bǔ)的光線不平衡，加入這種紫外線吸收劑的物品呈現(xiàn)黃色。與高分子聚合物的相容性也較差，因此其應(yīng)用范圍較小。而不含鄰羥基的二苯甲酮雖然也有吸收紫外線的能力，但遇光后會(huì)引起自身分解，因此，不適合用作紫外線吸收劑。
2.水楊酸酯
水楊酸酯類(lèi)紫外線吸收劑是最早使用的，水楊酸酯在分子中也具有本征氫鍵。這種紫外線吸收劑一開(kāi)始吸收紫外線的能力很低，吸收范圍很窄（小于340vm)，但紫外照射一定時(shí)間后，其吸收逐漸增加，直至吸收最大值，這是由于紫外照射下分子發(fā)生重排，形成紫外吸收能力強(qiáng)的二苯甲酮結(jié)構(gòu)，從而加強(qiáng)了其紫外吸收。因此，人們稱(chēng)它為先鋒紫外線吸收劑。二羥基二苯甲酮及其衍生物經(jīng)過(guò)分子重排后，可吸收部分可見(jiàn)光并呈現(xiàn)黃色，導(dǎo)致加入這種紫外吸收劑的物質(zhì)變黃。
3.苯并三唑類(lèi)
苯并三唑類(lèi)紫外線吸收劑的作用機(jī)理與二苯甲酮類(lèi)似，苯并三唑類(lèi)化合物對(duì)紫外線的吸收范圍很廣，可吸收波長(zhǎng)為300～400-m的光，但是它幾乎不吸收400米以上的可見(jiàn)光，所以產(chǎn)品不會(huì)著色；
4.取代丙烯腈類(lèi)和三嗪類(lèi)
此外，取代丙烯腈類(lèi)和三嗪類(lèi)紫外線吸收劑，根據(jù)作用機(jī)理，也是順?lè)串悩?gòu)化，使光的能量轉(zhuǎn)化為無(wú)害的能量釋放出來(lái)，丙烯腈取代的紫外吸收劑能吸收290～320fm的紫外光，不吸收可見(jiàn)光，不會(huì)使應(yīng)用物泛色，紫外吸收劑可以吸收波長(zhǎng)在400-M以下的顯色基因和顯色基團(tuán)，它們都連接到芳香核心。
5.其他類(lèi)
有機(jī)鎳也可用作紫外吸收劑，但一般歸類(lèi)為猝滅劑，它吸收紫外線的能力比上一種低，但能阻止聚合物在吸收紫外線周?chē)怆x。有機(jī)鎳聚合物在紫外光照射下與高分子聚合物中被激發(fā)成激發(fā)態(tài)的分子發(fā)生反應(yīng)，使激發(fā)態(tài)回到激發(fā)態(tài)在基態(tài)下，紫外能量在不引起其破壞的情況下轉(zhuǎn)化為低能光譜發(fā)射，以保護(hù)聚合物不被破壞，因其作用機(jī)理不同于一般紫外吸收劑而被稱(chēng)為猝滅劑，紫外吸收劑是通過(guò)分子結(jié)構(gòu)變化，猝滅劑只是通過(guò)分子間能量轉(zhuǎn)移耗散能量。
此外，碳黑、二氧化鈦、氧化鋅、鋅鋇等遮光劑也是一類(lèi)能吸收或反射紫外線的物質(zhì)，在聚合物和光源之間設(shè)置阻擋層以吸收或反射紫外線，當(dāng)它到達(dá)聚合物表面時(shí)，被吸收和反射，阻止紫外線滲透到聚合物內(nèi)部，其中炭黑效率最高。自由基清除劑也是一類(lèi)能產(chǎn)生光穩(wěn)定化的物質(zhì)，是具有空間位阻效應(yīng)的哌啶類(lèi)衍生物，稱(chēng)為受阻胺光穩(wěn)定劑。
4.取代丙烯腈類(lèi)和三嗪類(lèi)
此外，取代丙烯腈類(lèi)和三嗪類(lèi)紫外線吸收劑，根據(jù)作用機(jī)理，也是順?lè)串悩?gòu)化，使光的能量轉(zhuǎn)化為無(wú)害的能量釋放出來(lái)，丙烯腈取代的紫外吸收劑能吸收290～320fm的紫外光，不吸收可見(jiàn)光，不會(huì)使應(yīng)用物泛色，紫外吸收劑可以吸收波長(zhǎng)在400-M以下的顯色基因和顯色基團(tuán)，它們都連接到芳香核心。
5.其他類(lèi)
有機(jī)鎳也可用作紫外吸收劑，但一般歸類(lèi)為猝滅劑，它吸收紫外線的能力比上一種低，但能阻止聚合物在吸收紫外線周?chē)怆x。有機(jī)鎳聚合物在紫外光照射下與高分子聚合物中被激發(fā)成激發(fā)態(tài)的分子發(fā)生反應(yīng)，使激發(fā)態(tài)回到激發(fā)態(tài)在基態(tài)下，紫外能量在不引起其破壞的情況下轉(zhuǎn)化為低能光譜發(fā)射，以保護(hù)聚合物不被破壞，因其作用機(jī)理不同于一般紫外吸收劑而被稱(chēng)為猝滅劑，紫外吸收劑是通過(guò)分子結(jié)構(gòu)變化，猝滅劑只是通過(guò)分子間能量轉(zhuǎn)移耗散能量。
此外，碳黑、二氧化鈦、氧化鋅、鋅鋇等遮光劑也是一類(lèi)能吸收或反射紫外線的物質(zhì)，在聚合物和光源之間設(shè)置阻擋層以吸收或反射紫外線，當(dāng)它到達(dá)聚合物表面時(shí)，被吸收和反射，阻止紫外線滲透到聚合物內(nèi)部，其中炭黑效率最高。自由基清除劑也是一類(lèi)能產(chǎn)生光穩(wěn)定化的物質(zhì)，是具有空間位阻效應(yīng)的哌啶類(lèi)衍生物，稱(chēng)為受阻胺光穩(wěn)定劑。
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