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第五章光稳定剂第一页，本课件共有78页第五章第五章 光稳定剂光稳定剂第一节第一节 光稳定剂概述光稳定剂概述 第二节第二节 光稳定剂的作用机理光稳定剂的作用机理 第三节第三节 光稳定剂的主要品种及应用光稳定剂的主要品种及应用第四节第四节 光稳定剂的发展概况和发展趋势光稳定剂的发展概况和发展趋势 第二页，本课件共有78页第一节第一节 光稳定剂概述光稳定剂概述l l一、聚合物光降解现象一、聚合物光降解现象 l l聚合物光降解聚合物光降解 ：塑料和其它高分子材料，长期暴露在塑料和其它高分子材料，长期暴露在塑料和其它高分子材料，长期暴露在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，日光或短期置于强荧光下，由于吸收了紫外光能量，日光或短期置于强荧光下，由于吸收了紫外光能量，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引发了自动氧化反应，导致了塑料的主要组分聚合物引发了自动氧化反应，导致了塑料的主要组分聚合物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，使得制品的降解，会出现外观和物理机械性能劣化，使得制品的降解，会出现外观和物理机械性能劣化，使得制品的降解，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。这一过程称变色、发脆、性能下降，以致无法再用。这一过程称变色、发脆、性能下降，以致无法再用。这一过程称变色、发脆、性能下降，以致无法再用。这一过程称光降解或光老化光降解或光老化。第三页，本课件共有78页l l聚合物材料光老化的最终结果是使用寿命缩短。聚合物材料光老化的最终结果是使用寿命缩短。l l例如，例如，EVAEVA（乙烯（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）胶膜作为太阳醋酸乙烯酯共聚物）胶膜作为太阳能电池的封装材料，面临的最重要问题就是胶膜由于能电池的封装材料，面临的最重要问题就是胶膜由于紫外光和湿热氧引起的室外老化问题。由于老化引起紫外光和湿热氧引起的室外老化问题。由于老化引起的生色，脱层等很大程度上降低了电池使用寿命和效的生色，脱层等很大程度上降低了电池使用寿命和效率。目前对率。目前对EVAEVA胶膜耐紫外老化性能的研究已成为胶膜耐紫外老化性能的研究已成为EVAEVA胶膜改性的主要方向。胶膜改性的主要方向。第四页，本课件共有78页l l再如聚丙烯制品，如果不作稳定化处理，其户外使再如聚丙烯制品，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。济性和环保性，限制了其应用范围。l l因此，研究弄清聚合物材料发生光老化作用的原因及其因此，研究弄清聚合物材料发生光老化作用的原因及其因此，研究弄清聚合物材料发生光老化作用的原因及其因此，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具体物理化学机理，并在此基础上研究开发出有效的具体物理化学机理，并在此基础上研究开发出有效的具体物理化学机理，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聚合物材料光稳定方法，对于聚合物材料工业及相关行聚合物材料光稳定方法，对于聚合物材料工业及相关行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。业的发展具有重要的意义。业的发展具有重要的意义。业的发展具有重要的意义。第五页，本课件共有78页l l二、聚合物光降解机理二、聚合物光降解机理二、聚合物光降解机理二、聚合物光降解机理l1 1、紫外线吸收、紫外线吸收l太阳光对高分子材料的老化作用主要起因于其所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。含的紫外光。l l由太阳辐射出来的电磁波包含从由太阳辐射出来的电磁波包含从X X射线到远红外的射线到远红外的连续光谱连续光谱(0.7(0.710000nm)10000nm)10000nm)10000nm)。但在通过外空间和高空大。但在通过外空间和高空大。但在通过外空间和高空大。但在通过外空间和高空大气层气层气层气层(特别是臭氧层特别是臭氧层特别是臭氧层特别是臭氧层)后，后，后，后，290nm290nm290nm290nm以下的紫外光和以下的紫外光和以下的紫外光和以下的紫外光和3000nm3000nm3000nm3000nm以上的红外光几乎全部被滤除，实际到达地面的太阳波以上的红外光几乎全部被滤除，实际到达地面的太阳波以上的红外光几乎全部被滤除，实际到达地面的太阳波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谱为谱为谱为290 290 290 290 3000nm 3000nm。第六页，本课件共有78页l l在实际到达地面的波谱中在实际到达地面的波谱中:l l波长范围为波长范围为400800nm400800nm（约占（约占40%40%）的是可见光）的是可见光;l波长约为波长约为8003000nm8003000nm（约占（约占55%55%）的是红外线）的是红外线;l l波长约为波长约为波长约为波长约为290400nm290400nm290400nm290400nm（仅占（仅占（仅占（仅占5%5%5%5%）的是紫外线。）的是紫外线。）的是紫外线。）的是紫外线。l虽然紫外线仅占约虽然紫外线仅占约5%5%左右，但是，这小部分的太左右，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。阳光紫外线具有足以打断聚合物中化学键的能量。第七页，本课件共有78页l l2 2、发生光氧化降解反应、发生光氧化降解反应l l聚合物分子吸收光能后，即被激发到电子激发态。电子聚合物分子吸收光能后，即被激发到电子激发态。电子聚合物分子吸收光能后，即被激发到电子激发态。电子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激发态是不稳定的，它将会通过各种光物理和光化学过激发态是不稳定的，它将会通过各种光物理和光化学过激发态是不稳定的，它将会通过各种光物理和光化学过程消散激发能。程消散激发能。程消散激发能。程消散激发能。l l激发态分子如果未能及时通过光物理过程消散激发能，激发态分子如果未能及时通过光物理过程消散激发能，激发态分子如果未能及时通过光物理过程消散激发能，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。它将可能发生化学反应。它将可能发生化学反应。它将可能发生化学反应。l l以下是聚合物光降解反应的一般过程：以下是聚合物光降解反应的一般过程：第八页，本课件共有78页聚合物光降解反应的一般过程如下：聚合物光降解反应的一般过程如下：l l链引发链引发链引发链引发：氢过氧化物氢过氧化物ROOHROOHl 羰基化合物，羰基化合物，C=0 C=0l l 残留催化剂，残留催化剂，TjTj l 电荷转移配合物电荷转移配合物l l 结果：产生自由基：结果：产生自由基：R R 、RO RO 、HOHO l根据光吸收模式的不同高分子材料光氧化降解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。吸收引发和主体结构发色团光吸收引发。第九页，本课件共有78页 链增长链增长：R R O O2 2 RO RO RO RO2 2 2 2RORO2 2 RH RH ROOH ROOH ROOH ROOH R R R R ROOH ROOH RO RO HO HORORO RH RH RH RH ROH ROH R RHOHO RH RH H H H H2 2O O R R第十页，本课件共有78页 链终止链终止：R R R R R R R RR RR R RO RO ROR RORRORO RO RO ROOR ROORRORO2 2 RO RO RO RO2 2 非自由基产物非自由基产物非自由基产物非自由基产物R R HO HO HO HO ROH ROHRORO2 2 R R ROOR ROOR ROOR ROOR第十一页，本课件共有78页l l在大气环境中，聚合物光降解主要是由于发生光氧在大气环境中，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。化反应所致，是按自由基反应历程进行的。l l因为紫外线能量高，其能量能直接传递给化学键中的电因为紫外线能量高，其能量能直接传递给化学键中的电因为紫外线能量高，其能量能直接传递给化学键中的电因为紫外线能量高，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，强键也可能断裂子，因此发生断裂的就并不总是弱键，强键也可能断裂子，因此发生断裂的就并不总是弱键，强键也可能断裂子，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。或被活化。或被活化。或被活化。l l因此，光氧化反应从一开始速度就较快，而链增长因此，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。过程则不像热氧化反应那么长。引发阶段是聚合物引发阶段是聚合物光氧化反应的关键。光氧化反应的关键。第十二页，本课件共有78页聚合物光降解与热氧化降解比较聚合物光降解与热氧化降解比较聚合物光降解与热氧化降解比较聚合物光降解与热氧化降解比较光降解光降解热氧化降解热氧化降解降解机理降解机理自由基反应自由基反应自由基反应自由基反应链引发链引发紫外辐射能紫外辐射能热能热能反应情况反应情况强键也能断裂或被强键也能断裂或被活化活化弱键断裂弱键断裂反应速度反应速度反应速度较快反应速度较快反应速度较慢反应速度较慢链增长链增长链增长过程较短链增长过程较短链增长过程较长链增长过程较长第十三页，本课件共有78页l三、聚合物光稳定三、聚合物光稳定l根据上述聚合物光降解机理，大多数常用聚合物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，因此效色团。但是由于这种方法实施难度很大，因此效果有限。果有限。l实践中行之有效的聚合物光稳定方法是实践中行之有效的聚合物光稳定方法是使用各种使用各种光稳定剂光稳定剂。第十四页，本课件共有78页l光稳定剂：光稳定剂：凡能抑制或减缓光降解过程进行的措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施，称为光稳定。所加入的物质称光稳定剂或紫外光稳定剂。外光稳定剂。l l光稳定剂对于防止或减缓塑料老化，延长其贮存和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（使用寿命是十分有效的。用极少量（0.01%0.01%0.5%0.5%）就可达到目的。）就可达到目的。第十五页，本课件共有78页l l四、光稳定剂的分类四、光稳定剂的分类四、光稳定剂的分类四、光稳定剂的分类l l1 1、按作用机理分类，可分为四类：、按作用机理分类，可分为四类：、按作用机理分类，可分为四类：、按作用机理分类，可分为四类：l l (1)光屏蔽剂光屏蔽剂，包括炭黑、氧化锌和一些无机颜，包括炭黑、氧化锌和一些无机颜料；料；l(2)紫外线吸收剂紫外线吸收剂，包括水杨酸酯类、二苯甲酮，包括水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类等有类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类等有机化合物；机化合物；l l(3)猝灭剂猝灭剂，主要是镍的有机络合物；，主要是镍的有机络合物；l l(4)自由基捕获剂自由基捕获剂，主要是受阻胺类衍生物。，主要是受阻胺类衍生物。第十六页，本课件共有78页l l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，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，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，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，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。用环境而定。用环境而定。用环境而定。l l 2 2 2 2、按化学结构分类，可分为：、按化学结构分类，可分为：、按化学结构分类，可分为：、按化学结构分类，可分为：l l水杨酸酯类、苯甲酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、水杨酸酯类、苯甲酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、水杨酸酯类、苯甲酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、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取代丙烯腈类、草酰胺类、有机镍络合物和受阻胺类取代丙烯腈类、草酰胺类、有机镍络合物和受阻胺类取代丙烯腈类、草酰胺类、有机镍络合物和受阻胺类。l l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。胺光稳定剂。胺光稳定剂。胺光稳定剂。第十七页，本课件共有78页l l五、光稳定剂应具备的条件五、光稳定剂应具备的条件五、光稳定剂应具备的条件五、光稳定剂应具备的条件l l1 1 1 1、能强烈吸收、能强烈吸收、能强烈吸收、能强烈吸收290290290290400nm400nm400nm400nm波长范围的紫外线或能有效地猝灭波长范围的紫外线或能有效地猝灭波长范围的紫外线或能有效地猝灭波长范围的紫外线或能有效地猝灭激发态分子的能量，或具有足够捕获自由基的能力；激发态分子的能量，或具有足够捕获自由基的能力；激发态分子的能量，或具有足够捕获自由基的能力；激发态分子的能量，或具有足够捕获自由基的能力；l l2 2 2 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，、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，、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，、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；不渗出；不渗出；不渗出；l l3 3 3 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、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、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、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；中其他组分发生不利的反应；中其他组分发生不利的反应；中其他组分发生不利的反应；l l4 4 4 4、耐抽出、耐水解、无毒或低毒，不污染制品、价格低廉。、耐抽出、耐水解、无毒或低毒，不污染制品、价格低廉。、耐抽出、耐水解、无毒或低毒，不污染制品、价格低廉。、耐抽出、耐水解、无毒或低毒，不污染制品、价格低廉。第十八页，本课件共有78页第二节第二节 光稳定剂的作用机理光稳定剂的作用机理l根据稳定机理的不同，光稳定剂大致分为四根据稳定机理的不同，光稳定剂大致分为四类：类：l1 1、光屏蔽剂、光屏蔽剂;l2 2、紫外线吸收剂、紫外线吸收剂;l3 3、猝灭剂、猝灭剂;l4 4、自由基捕获剂、自由基捕获剂。第十九页，本课件共有78页l1.1.光屏蔽剂光屏蔽剂l又称遮光剂，是一类能够吸收或反射紫外光的物又称遮光剂，是一类能够吸收或反射紫外光的物质。它的存在象是在聚合物和光源之间设立了一质。它的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。地抑制了制品的老化。光屏蔽剂构成了光稳定剂的光屏蔽剂构成了光稳定剂的第一道防线。第一道防线。第二十页，本课件共有78页l l光屏蔽剂光屏蔽剂通常多为一些无机颜料和填料，来源广泛，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。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。用于不透明材料。l l氧化锌和二氧化钛稳定剂为白色颜料，可使光反射掉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。而呈现白色。l l光屏蔽剂中效力最大的是炭黑，炭黑是吸附剂，在聚丙光屏蔽剂中效力最大的是炭黑，炭黑是吸附剂，在聚丙光屏蔽剂中效力最大的是炭黑，炭黑是吸附剂，在聚丙光屏蔽剂中效力最大的是炭黑，炭黑是吸附剂，在聚丙烯中加入烯中加入烯中加入烯中加入2%2%2%2%的炭黑，寿命可达的炭黑，寿命可达的炭黑，寿命可达的炭黑，寿命可达30303030年以上。年以上。年以上。年以上。第二十一页，本课件共有78页l l2 2 2 2紫外线吸收剂紫外线吸收剂紫外线吸收剂紫外线吸收剂l l这是目前应用最广的一类光稳定剂，这是目前应用最广的一类光稳定剂，它能强烈地、选它能强烈地、选择性地吸收高能量的紫外光择性地吸收高能量的紫外光，而自身又具有高度的耐而自身又具有高度的耐而自身又具有高度的耐而自身又具有高度的耐光性，光性，光性，光性，并以能量转换形式，将吸收的能量以热能并以能量转换形式，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。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。具有这种作用的物质称为紫外线吸收剂。第二十二页，本课件共有78页l l紫外线吸收剂所包括的化合物类型比较广泛，但工业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上应用最多的当属二苯甲酮类、水杨酸酯类和苯并三唑类等。唑类等。l l紫外线吸收剂的应用为塑料的光稳定化设置了第二道防紫外线吸收剂的应用为塑料的光稳定化设置了第二道防紫外线吸收剂的应用为塑料的光稳定化设置了第二道防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。线。线。线。第二十三页，本课件共有78页l l3.3.猝灭剂猝灭剂l又称减活剂或消光剂，或称激发态猝灭能、能量又称减活剂或消光剂，或称激发态猝灭能、能量猝灭剂。猝灭剂。l这类稳定剂本身对紫外光的吸收能力很低这类稳定剂本身对紫外光的吸收能力很低(只有二只有二苯甲酮类的苯甲酮类的1/l01/l01/20)1/20)，在稳定过程中不发生较，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。紫外线而产生的游离基。第二十四页，本课件共有78页l l猝灭剂转移能量有以下两种方式：猝灭剂转移能量有以下两种方式：猝灭剂转移能量有以下两种方式：猝灭剂转移能量有以下两种方式：l l（1 1）猝灭剂接收激发聚合物分子能量后，本身成为）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。非反应性激发态，然后再将能量以无害的形式消散。l l（2 2）猝灭剂与受激发聚合物分子形成一种激发态）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。络合物，再通过光物理过程消散能量。l l这是光稳定化的第三道防线。这是光稳定化的第三道防线。这是光稳定化的第三道防线。这是光稳定化的第三道防线。第二十五页，本课件共有78页l l4 4自由基捕获剂自由基捕获剂 自由基捕获剂很早就用作聚烯烃的抗氧剂，但因为抗自由基捕获剂很早就用作聚烯烃的抗氧剂，但因为抗自由基捕获剂很早就用作聚烯烃的抗氧剂，但因为抗自由基捕获剂很早就用作聚烯烃的抗氧剂，但因为抗氧剂自由基捕获剂不耐光，因此不能用作光稳定剂。氧剂自由基捕获剂不耐光，因此不能用作光稳定剂。氧剂自由基捕获剂不耐光，因此不能用作光稳定剂。氧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可用于聚合物光稳定的自由基捕获剂主要是具有空间可用于聚合物光稳定的自由基捕获剂主要是具有空间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位阻结构的位阻结构的位阻结构的2,2,6,6-2,2,6,6-2,2,6,6-2,2,6,6-四甲基哌啶衍生物，因此也称为四甲基哌啶衍生物，因此也称为四甲基哌啶衍生物，因此也称为四甲基哌啶衍生物，因此也称为受阻胺光稳定剂受阻胺光稳定剂受阻胺光稳定剂受阻胺光稳定剂(HALS)(HALS)(HALS)(HALS)，结构通式如下：，结构通式如下：，结构通式如下：，结构通式如下：第二十六页，本课件共有78页l l自由基捕获剂作为第四道防线自由基捕获剂作为第四道防线是以清除自由基，切是以清除自由基，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。度的稳定性。l l而光屏蔽剂、紫外线吸收剂和猝灭剂所构成的光稳而光屏蔽剂、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性功能.。第二十七页，本课件共有78页第三节第三节 光稳定剂的主要品种光稳定剂的主要品种及应用及应用l l一、光稳定剂的主要品种一、光稳定剂的主要品种l l1 1、二苯甲酮类、二苯甲酮类l l二苯甲酮类光稳定剂是邻羟基二苯甲酮的衍生物，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。有单羟基、双羟基、三羟基、四羟基等衍生物。第二十八页，本课件共有78页l l此类化合物吸收波长为此类化合物吸收波长为290290400nm400nm的紫外光，并与大的紫外光，并与大多数聚合物有较好的相容性，因此广泛用于聚乙烯、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、聚丙烯、聚氯乙烯、ABSABS、聚苯乙烯、聚酰胺等材料、聚苯乙烯、聚酰胺等材料中。中。l l二苯甲酮类品种虽多，但大多是二苯甲酮类品种虽多，但大多是二苯甲酮类品种虽多，但大多是二苯甲酮类品种虽多，但大多是2,4-2,4-2,4-2,4-二羟基二苯甲酮的二羟基二苯甲酮的二羟基二苯甲酮的二羟基二苯甲酮的衍生物。其中紫外线吸收剂衍生物。其中紫外线吸收剂衍生物。其中紫外线吸收剂衍生物。其中紫外线吸收剂UV-9UV-9UV-9UV-9和和和和UV-531UV-531UV-531UV-531是应用广泛的是应用广泛的是应用广泛的是应用广泛的光稳定剂。光稳定剂。光稳定剂。光稳定剂。第二十九页，本课件共有78页第三十页，本课件共有78页l l（1 1）UV-9UV-9（2-2-羟羟羟羟 基基基基-4-4-甲甲甲甲 氧氧氧氧 基基基基二二二二 苯苯苯苯 甲甲甲甲 酮酮酮酮）:能能能能 有有有有 效效效效 吸吸吸吸 收收收收290400nm290400nm的的的的紫紫紫紫外外外外光光光光，但但但但几几几几乎乎乎乎不不不不吸吸吸吸收收收收可可可可见见见见光光光光，所所所所以以以以适适适适用用用用于于于于浅浅浅浅色色色色透透透透明明明明制制制制品品品品。对对对对光光光光、热热热热稳稳稳稳定定定定性性性性良良良良好好好好。在在在在200200时时时时不不不不分分分分解解解解，但但但但升升升升华华华华损损损损失失失失较较较较大大大大。可可可可用用用用于于于于油油油油漆漆漆漆和和和和各各各各种种种种塑塑塑塑料料料料。对对对对软软软软、硬硬硬硬质质质质PVCPVC、聚聚聚聚酯酯酯酯、PSPS、丙丙丙丙烯烯烯烯酸酸酸酸树树树树脂脂脂脂和和和和浅浅浅浅色色色色透透透透明明明明木木木木材材材材家家家家具具具具特特特特别别别别有有有有效效效效，用用用用量量量量为为为为0.10.50.10.5份。份。份。份。第三十一页，本课件共有78页l l（2 2）UV-531UV-531（2-2-羟基羟基羟基羟基-4-4-正辛氧基正辛氧基正辛氧基正辛氧基二苯甲酮二苯甲酮二苯甲酮二苯甲酮）：）：）：）：能强烈吸收能强烈吸收能强烈吸收能强烈吸收300375nm300375nm的紫外线，与大多数聚合物相容、特别是与聚烯烃有的紫外线，与大多数聚合物相容、特别是与聚烯烃有的紫外线，与大多数聚合物相容、特别是与聚烯烃有的紫外线，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，也用于很好的相容性，挥发性低，几乎无色。主要用于聚烯烃，也用于很好的相容性，挥发性低，几乎无色。主要用于聚烯烃，也用于很好的相容性，挥发性低，几乎无色。主要用于聚烯烃，也用于乙烯基树脂，乙烯基树脂，乙烯基树脂，乙烯基树脂，PSPS、纤维素塑料、聚酯、聚酰胺等塑料、纤维及涂、纤维素塑料、聚酯、聚酰胺等塑料、纤维及涂、纤维素塑料、聚酯、聚酰胺等塑料、纤维及涂、纤维素塑料、聚酯、聚酰胺等塑料、纤维及涂料。用量为料。用量为料。用量为料。用量为0.50.5份左右。份左右。份左右。份左右。第三十二页，本课件共有78页l l2 2 2 2、水杨酸苯酯类水杨酸苯酯类水杨酸苯酯类水杨酸苯酯类l水杨酸苯酯是最早的紫外线吸收剂，其优点是价格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，而且吸收波段较窄收率低，而且吸收波段较窄(340nm(340nm以下以下)。本身对紫。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。光，使制品带色。l l可用于聚乙烯、聚氯乙烯、聚偏乙烯、聚苯乙烯、聚可用于聚乙烯、聚氯乙烯、聚偏乙烯、聚苯乙烯、聚酯、纤维素等。常见的水杨酸酯类光稳定剂品种如酯、纤维素等。常见的水杨酸酯类光稳定剂品种如下下表所示。表所示。UV-TBS UV-TBS和和UV-BADUV-BAD是是其典型代表。其典型代表。第三十三页，本课件共有78页lUV-TBSUV-TBS：2-2-羟基苯甲酸羟基苯甲酸羟基苯甲酸羟基苯甲酸-4-(1,1-4-(1,1-二甲基乙基二甲基乙基二甲基乙基二甲基乙基)苯基酯（水苯基酯（水苯基酯（水苯基酯（水杨酸杨酸杨酸杨酸-4-4-叔丁基苯酯）叔丁基苯酯）叔丁基苯酯）叔丁基苯酯）l为一种廉价的紫外线吸收剂，性能良好，但在光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、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，用量为纤维素塑料和聚氨酯，用量为0.21.50.21.5份。份。第三十四页，本课件共有78页l lUV-BADUV-BAD可吸收波长可吸收波长350nm350nm以下的紫外线，与各种树以下的紫外线，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，用量为烯等聚烯烃制品，也可用于含氯树脂，用量为0.20.24 4 4 4份。份。份。份。lUV-OPSUV-OPS为聚烯烃的紫外线吸收剂，与聚烯烃相容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，用量为性好，具有优良的耐候性，用量为0.50.52 2份。份。第三十五页，本课件共有78页l3 3、苯并三唑类、苯并三唑类l苯并三唑类光稳定剂是一类性能较二苯甲酮类为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。好的优良的紫外线吸收剂。l它能较强烈地吸收它能较强烈地吸收310310385nm385nm385nm385nm紫外光，几乎不吸收紫外光，几乎不吸收紫外光，几乎不吸收紫外光，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、可见光。热稳定性优良，但价格较高，可用于聚乙烯、可见光。热稳定性优良，但价格较高，可用于聚乙烯、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、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、ABSABSABSABS等制品。等制品。等制品。等制品。第三十六页，本课件共有78页第三十七页，本课件共有78页l l常见的苯并三唑类紫外线吸收剂有常见的苯并三唑类紫外线吸收剂有常见的苯并三唑类紫外线吸收剂有常见的苯并三唑类紫外线吸收剂有UV-326UV-326UV-326UV-326、UV-327UV-327UV-327UV-327等等等等lUV-326UV-326：能存效地吸收波长为能存效地吸收波长为能存效地吸收波长为能存效地吸收波长为270380nm270380nm270380nm270380nm的紫外光，稳的紫外光，稳的紫外光，稳的紫外光，稳定效果很好。对金属离子不敏感、挥发性小，有抗氧作定效果很好。对金属离子不敏感、挥发性小，有抗氧作定效果很好。对金属离子不敏感、挥发性小，有抗氧作定效果很好。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、不饱和用，初期易着色。主要用于聚烯烃、聚氯乙烯、不饱和用，初期易着色。主要用于聚烯烃、聚氯乙烯、不饱和用，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、聚酯、聚酰胺、环氧树脂、聚酯、聚酰胺、环氧树脂、聚酯、聚酰胺、环氧树脂、ABSABSABSABS、聚氨酯等制品。、聚氨酯等制品。、聚氨酯等制品。、聚氨酯等制品。第三十八页，本课件共有78页l lUV-327UV-327：能强烈吸收波长为能强烈吸收波长为270 270 300nm 300nm的紫外光，的紫外光，化学稳定性好，挥发性小、毒性小、与聚烯烃相化学稳定性好，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、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲醛、聚氨酯、ABSABS、环氧树脂等。在塑料中的一般用量为、环氧树脂等。在塑料中的一般用量为1%1%3%3%。l l由于毒性低，日本、美国、法国、意大利许可本品由于毒性低，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用于与食品接触的塑料，意大利规定的最高用量为0.2%0.2%，日本和法国为，日本和法国为0.5%0.5%。第三十九页，本课件共有78页l l4 4 4 4、三嗪类、三嗪类、三嗪类、三嗪类l l三嗪类光稳定剂是一类高效的吸收型光稳定剂，对三嗪类光稳定剂是一类高效的吸收型光稳定剂，对三嗪类光稳定剂是一类高效的吸收型光稳定剂，对三嗪类光稳定剂是一类高效的吸收型光稳定剂，对280380nm280380nm280380nm280380nm的紫外光有较高的吸收能力。较苯并三唑类的紫外光有较高的吸收能力。较苯并三唑类的紫外光有较高的吸收能力。较苯并三唑类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。它是稳定剂吸收能力强。它是稳定剂吸收能力强。它是稳定剂吸收能力强。它是2-2-2-2-羟基苯基三嗪衍生物，其特羟基苯基三嗪衍生物，其特羟基苯基三嗪衍生物，其特羟基苯基三嗪衍生物，其特点是含有邻位羟基，其通式如下：点是含有邻位羟基，其通式如下：点是含有邻位羟基，其通式如下：点是含有邻位羟基，其通式如下：第四十页，本课件共有78页l l这这这这类类类类化化化化合合合合物物物物吸吸吸吸收收收收紫紫紫紫外外外外线线线线效效效效果果果果与与与与邻邻邻邻羟羟羟羟基基基基的的的的个个个个数数数数有有有有关关关关，邻邻邻邻羟羟羟羟基基基基个个个个数数数数越越越越多多多多，吸吸吸吸收收收收紫紫紫紫外外外外线线线线的的的的能能能能力力力力越越越越强强强强，不不不不同同同同取取取取代代代代基基基基的的的的引引引引入入入入，降降降降低低低低了了了了均均均均三三三三嗪嗪嗪嗪环环环环的的的的碱碱碱碱性性性性，提提提提高高高高了了了了化化化化合合合合物物物物的的的的耐耐耐耐光光光光坚坚坚坚牢牢牢牢性性性性，同同同同时时时时也也也也提提提提高高高高了了了了与与与与树树树树脂脂脂脂的的的的相相相相容容容容性性性性。下下下下面面面面是是是是两两两两个个个个典典典典型型型型的的的的三嗪类吸收剂的例子。三嗪类吸收剂的例子。三嗪类吸收剂的例子。三嗪类吸收剂的例子。第四十一页，本课件共有78页第四十二页，本课件共有78页l l5 5 5 5、镍鳌合物类、镍鳌合物类、镍鳌合物类、镍鳌合物类l l有机镍络合物是一类猝灭剂。由于它们对激发的单有机镍络合物是一类猝灭剂。由于它们对激发的单线态和激发的三线态有强烈地猝灭作用，其本身也线态和激发的三线态有强烈地猝灭作用，其本身也是高效的氢过氧化物分解剂，不少镍络合物还兼有是高效的氢过氧化物分解剂，不少镍络合物还兼有抗氧和抗臭氧的作用，因此广泛地应用于聚烯烃纤抗氧和抗臭氧的作用，因此广泛地应用于聚烯烃纤维和极薄薄膜中。维和极薄薄膜中。l l镍络合物主要有：镍络合物主要有：第四十三页，本课件共有78页l la a、硫代双酚型：、硫代双酚型：lb b、二硫代氨基甲酸镍盐：、二硫代氨基甲酸镍盐：第四十四页，本课件共有78页lc、磷酸单酯镍型第四十五页，本课件共有78页l l6 6、受阻胺类、受阻胺类l l自由基捕获剂很早就用作聚烯烃的抗氧剂，但因自由基捕获剂很早就用作聚烯烃的抗氧剂，但因为不耐光，因此也不能用作光稳定剂。可用于聚为不耐光，因此也不能用作光稳定剂。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合物光稳定的自由基捕获剂主要是具有空间位阻结构的结构的2,2,6,6-2,2,6,6-四甲基哌啶衍生物，因此也称为四甲基哌啶衍生物，因此也称为受阻胺光稳定剂受阻胺光稳定剂(HALS)(HALS)。l lHALSHALS是近是近2020年来聚合物稳定化助剂开发研究领域年来聚合物稳定化助剂开发研究领域的热门课题，产耗增长速度远远超过了其他助剂：的热门课题，产耗增长速度远远超过了其他助剂：性能优异、结构独特的功能化品种层出不穷。性能优异、结构独特的功能化品种层出不穷。第四十六页，本课件共有78页 可用于聚合物光稳定的自由基捕获剂主要是具有空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间位阻结构的2,2,6,6-2,2,6,6-四甲基哌啶衍生物，其结四甲基哌啶衍生物，其结构通式如下：构通式如下：第四十七页，本课件共有78页l l7 7 7 7、炭黑及颜料、炭黑及颜料、炭黑及颜料、炭黑及颜料l炭黑、氧化锌、二氧化钛是常用的光屏蔽剂。炭黑、氧化锌、二氧化钛是常用的光屏蔽剂。l l(1)(1)炭黑炭黑l l炭黑是效能最高的光屏蔽剂，由于炭黑结构中含有羟炭黑是效能最高的光屏蔽剂，由于炭黑结构中含有羟基芳酮结构，能够抑制自由基反应，使用炭黑时必须基芳酮结构，能够抑制自由基反应，使用炭黑时必须考虑到炭黑的粒度、添加量、在聚合物中的分散性及考虑到炭黑的粒度、添加量、在聚合物中的分散性及其与其他稳定剂的协同效应等。其与其他稳定剂的协同效应等