光穩定劑作用機理

空氣中的氧氣和陽(yáng)光中的紫外光導致塑料材料發(fā)生熱氧化和光氧化反應，使塑料制品的外觀(guān)和物理力學(xué)性能變差，提前失去原有功能和使用價(jià)值。主要的原因是，光引起的自由基反應，化學(xué)鍵變化，鏈式反應，自催化等過(guò)程，從而使分子鏈斷裂、交聯(lián)等，特別是在不定型態(tài)區域，以斷鏈等形式，老化降解，這種效果一旦啟動(dòng)，如不制止，將以幾何倍數加速，表面最為明顯，但也會(huì )逐漸涉及到內部。從而使制品，不能再使用。影響塑料光老化的因素主要有：氧氣、污染物、熱、紫外光、可見(jiàn)光、濕度和水等。因此，為了有效低抑制或降低塑料大分子的熱氧化、光氧化反應速度，顯著(zhù)提高塑料材料的耐熱、耐光性能，延緩塑料材料的降解、老化過(guò)程，延長(cháng)塑料制品的使用壽命，要在其中加工抗氧劑、光穩定劑等助劑。
光穩定劑主要有受組胺光穩定劑和紫外線(xiàn)吸收劑兩類(lèi)產(chǎn)品。

受阻胺光穩定劑（HALS）

　　受阻胺類(lèi)的作用機理包括三種，捕獲自由基、分解過(guò)氧化物和猝滅單線(xiàn)態(tài)氧。它們本身不吸收任何大于260 nm的光線(xiàn)，也不能猝滅激發(fā)態(tài)分子，但在氧存在下，受阻胺能被氧化生成相應的氮氧自由基，這種化合物相當穩定，它們能非常有效的捕獲聚合物光氧化降解產(chǎn)生的活性自由基，而且在穩定過(guò)程中具有再生功能，這種再生功能是其有別于其他穩定劑的最大特征。

作用機理

a）氧化所產(chǎn)生的自由基NO·捕獲高分子材料所產(chǎn)生的具有破壞性的活性基團，例如：R·、RO·、ROO·等自由基；也使其變?yōu)橄鄬Ψ€定的化合物，從而中斷反應過(guò)程。

b）HALS還具有猝滅單線(xiàn)態(tài)氧的功能，使其從激發(fā)態(tài)轉變?yōu)榛鶓B(tài)，在光老化的鏈引發(fā)前干預光化反應的進(jìn)行。
作用位置：全部范圍、不依賴(lài)厚度起效，特別是表面保護效果很好。
保護作用效果：對塑料制品的光澤、粉化、顏色及力學(xué)性能有很好的保護作用，并且在＜100℃）條件下,提升長(cháng)期熱穩定性。
影響HALS效果的主要因素:分子量 / 遷移速率、樹(shù)脂體系的相容性、捕獲自由基的效率與樹(shù)脂中被氧化區域的親和力。

紫外線(xiàn)吸收劑

　　這類(lèi)光穩定劑利用自身的分子結構，將光能轉化為熱能，避免塑料材料發(fā)生光氧化反應而起到光穩定作用。根據分子結構可以分為：二苯甲酮類(lèi)和苯并三唑類(lèi)有機物等。

保護作用效果

優(yōu)點(diǎn)：一般來(lái)說(shuō)，對顏色保護較好，可對顏料提供一定的保護。對于后制品的力學(xué)性能保護較好；

缺點(diǎn)：對樹(shù)脂表面保護不足、對光澤度保護貢獻有限、對薄制品的保護有限。

光穩定劑選擇原則

1.相容性

　　塑料與光穩定劑的分子具有不同程度的極性，兩者相容劑較差，通常在高溫下使兩者融合，因此為了使光穩定劑發(fā)揮作用，選用光穩定劑的熔點(diǎn)或熔程上限，不應低于塑料聚合物的加工溫度。

2.遷移性

　　尤其是表面積和體積比數值較小的制品，氧化主要發(fā)生在制品表面，這就需要光穩定劑連續不斷地從塑料制品內部遷移到制品表面而發(fā)揮作用。如果向制品表面遷移速度過(guò)快，遷移量過(guò)大，光穩定劑就會(huì )揮發(fā)，從而造成損失。因此，在選擇的時(shí)候，可以選擇分子量相對較大，熔點(diǎn)適當較高的品種。

3.穩定性

　　助劑在材料中應能保持穩定，在使用環(huán)境下及高溫加工過(guò)程中揮發(fā)損失，不變色或不顯色，不分解，不與其他助劑發(fā)生不利的化學(xué)反應等。

4.加工性

　　塑料制品加工中時(shí)，加入光穩定劑對樹(shù)脂熔融黏度和螺桿轉矩都有可能發(fā)生改變。如果其與樹(shù)脂熔融范圍相差較大，會(huì )使光穩定劑偏流或抱螺桿現象。因此，光穩定劑的熔點(diǎn)低于加工溫度100℃以上時(shí)，應先將光穩定劑造成一定濃度的母粒，再與樹(shù)脂混合加工制品，避免因偏流造成制品中光穩定劑分布不均及加工產(chǎn)量下降。

5.環(huán)境與衛生

　　光穩定劑應該無(wú)毒或低毒，無(wú)粉塵或低粉塵，在制品加工制造過(guò)程和使用中對人體無(wú)有害作用等。

二、抗氧劑作用機理

　　抗氧劑是一類(lèi)化學(xué)物質(zhì)，當其在聚合物體系中僅少量存在時(shí)，就可延緩或抑制聚合物氧化過(guò)程的進(jìn)行，從而阻止聚合物的老化并延長(cháng)其使用壽命，又被稱(chēng)為“防老劑”。對工程塑料加工來(lái)說(shuō)，抗氧劑可以防止某些聚合物(如ABS等)加工過(guò)程中的熱氧化降解，使其成型加工能順利進(jìn)行?？寡鮿┑奶砑恿俊阒挥?.1-0.5份。

　　理想抗氧劑應具備以下條件：①應具有高的抗氧化能力：②與樹(shù)脂的相容性好，不析出；③加工性能良好．在高聚物的加工溫度下不揮發(fā)、不分解；④耐抽出性好，不溶于水和油中；⑤本身顏色最好為無(wú)色或淺色．以不污染制品；⑥無(wú)毒或低毒；⑦價(jià)格低廉。
事實(shí)上，任何一種抗氧劑都不能完全滿(mǎn)足這些條件，因此，實(shí)際使用中常根據工程塑料的種類(lèi)、用途和加工方法，利用各種助劑之長(cháng)，配合使用，以生產(chǎn)協(xié)同效應。隨著(zhù)工程塑料工業(yè)的發(fā)展，抗氧劑的使用日益廣泛，需求量不斷增加，目前，廣泛應用抗氧劑的工程塑料有聚酰胺，聚甲醛、ABS、PC、PU、PET、PP、PE、PS、PVC、PMMA、TPE等．

　　根據高分子的熱氧化機理，在熱氧化過(guò)程中產(chǎn)生的不穩定自由基和氫過(guò)氧化物是引起材料性能劣化的主要因素，抗氧劑的作用機理正是用來(lái)終止活性自由基和分解氫過(guò)氧化物的．具有抑制自由差連鎖反應作用的自由基抑制劑稱(chēng)為主抗氧劑，它包含胺類(lèi)和酚類(lèi)兩大系列，用于工程塑料的主要是酚類(lèi)抗氧劑．具有分解氫過(guò)氧化構作用的氫過(guò)氧化物分解劑稱(chēng)為輔助抗氧劑，主要包括硫代酯和亞磷酸酯兩大類(lèi)，通常與主抗氧劑并用．

(1)主抗氧劑的作用機理
酚類(lèi)、胺類(lèi)抗氧劑中含有的·OH和·NH能與自動(dòng)催化氧化反應中形成的自由基作用，最終使自由基消失，使氧化的鏈式反應終止：

RH’+ROO·一ROOH+R’ ·
(R一—樹(shù)脂分子鏈主體；R’——抗氧劑結構主體)   R’H+R·一RH+R’ ·   R’ ·+ROO·一ROOR’   R’ ·+R’ ·一R’R’

(2)輔助抗氧劑的作用機理
亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑能夠將氧化反應過(guò)程中形成的氫氧化物分解為不活潑產(chǎn)物，使其失去活性：

(R’O)3P+ROOH→ROH+(R’O)3P＝O

　　抗氧劑種類(lèi)繁多，作用機理各異，通過(guò)復配使用，能最大限度地發(fā)揮各抗氧劑的優(yōu)勢而將其劣勢減小到最低程度，這是今后抗氧劑發(fā)展的大趨勢。近年來(lái)我國聚烯烴工業(yè)迅速發(fā)展，必將提高對抗氧劑使用性能的要求，而在聚烯烴添加劑中居重要地位的受阻酚類(lèi)抗氧劑將趨向于多用途化、復合化、環(huán)保型化。因此，必須認識和了解抗氧劑之間的相互作用，重視抗氧劑之間的協(xié)同效應。只有利用好抗氧劑之間的協(xié)同效應，才能做到事半功倍，并會(huì )獲得性能優(yōu)良的復合型抗氧劑。

三、吸收式抗藍光材料標準

　　吸收式抗藍光材料的護眼效果是非常卓越的，GB/T 20145國家標準清楚的定義了藍光傷眼能量，購買(mǎi)時(shí)要確認在440nm~460nm區間的吸收率；規格最重要，規格對了方可達最大的護眼效果。
　　在白天環(huán)境光2000流明(相當于上午十點(diǎn)，晴朗天氣在靠窗的室內)情境下，采用反射式抗藍光材料和吸收式抗藍光材料，人眼接受到的藍光強度差值，反射式竟比吸收式多出近600流明，說(shuō)明這種讓眼睛看到更多藍光的反射式材料不僅無(wú)效反而更傷眼，也說(shuō)明了吸收式抗藍光材料的護眼效果確實(shí)非常卓越。

　　那藍光傷眼的國家標準是什么呢？其實(shí)光對人眼的傷害程度，國家標準在2006年就制定了標準GB/T 20145，這標準在定義光對生物的安全性問(wèn)題，包括紫外線(xiàn)，紅外線(xiàn)和藍光對人體皮膚和眼睛的傷害量化數據；在這份標準里面，它有提到了如何去評價(jià)一個(gè)寬波段的光源對視網(wǎng)膜危害的光譜加權函數，從這個(gè)加權函數里面我們可以看到小于380nm以下的光對眼睛的傷害是小于0.01; 而大于500nm的光對眼睛的傷害也是小于0.1。說(shuō)明所有光譜里面會(huì )對眼睛造成傷害的其實(shí)就是在380nm~500nm之間，其中區域最明顯的就是從420nm以上，420、430、440、450、460、470，峰值在440nm，我們把這個(gè)加權函數稱(chēng)為“藍光危害加權函數B(入）”。
　　把藍光危害加權函數和顯示屏的光譜強度疊加在一起，乘積就是視網(wǎng)膜藍光危害曝幅限值曲線(xiàn)或稱(chēng)藍光傷眼能量曲線(xiàn)，得到440nm~460nm對人眼的傷害最大，因此業(yè)界標準就是(入max）在440nm~460nm的藍光吸收率。