Bức xạ tia cực tím (UV) là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự-lão hóa và suy thoái quang học trong polyme, hàng dệt, lớp phủ, nhựa và các vật liệu hữu cơ khác. Tiếp xúc kéo dài với tia UV có thể gây đổi màu, mất độ bền cơ học, nứt, hư hỏng bề mặt và giảm tuổi thọ.chất hấp thụ tia cực tímdo đó được sử dụng rộng rãi như một thành phần quan trọng củahệ thống ổn định ánh sáng.
chất hấp thụ tia cực tímhấp thụ có chọn lọc-bức xạ tia cực tím năng lượng cao, đặc biệt là trong phạm vi bước sóng cụ thể và chuyển đổi năng lượng được hấp thụ thành dạng ít gây hại hơn, chủ yếu thông qua quá trình thư giãn phân tử và tản nhiệt. Bằng cách giảm lượng năng lượng tia cực tím chiếu tới ma trận polyme, chúng giúp giảm thiểu sự suy giảm quang hóa và quang hóa do tia cực tím-gây ra.
一,Nguyên tắc hấp thụ tia cực tím
Các loại khác nhau củachất hấp thụ tia cực tímsử dụng các cấu trúc và cơ chế phân tử khác nhau để bảo vệ chống lại bức xạ cực tím. Các họ hóa chất phổ biến nhất bao gồmChất hấp thụ tia cực tím benzophenone, chất hấp thụ tia cực tím benzotriazole, chất hấp thụ tia cực tím salicylate và chất hấp thụ tia cực tím triazine. Các công nghệ ổn định ánh sáng-khác, chẳng hạn nhưHALS (Chất ổn định ánh sáng amin bị cản trở)và các tác nhân chắn sáng-cũng có thể được tích hợp vào hệ thống ổn định.
1. Chất hấp thụ tia cực tím Benzophenone
Chất hấp thụ tia cực tím Benzophenonelà một trong những loại chất ổn định tia cực tím hữu cơ sớm nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Cấu trúc phân tử của chúng thường chứa các nhóm carbonyl và hydroxyl có khả năng hình thành liên kết hydro nội phân tử.
Khi phân tử hấp thụ bức xạ UV, năng lượng hấp thụ sẽ bị tiêu tán thông qua sự kích thích phân tử và các quá trình thư giãn tiếp theo. Liên kết hydro nội phân tử đóng vai trò quan trọng trong cơ chế truyền năng lượng-này. Thiết kế phân tử phù hợp có thể cho phép chất hấp thụ bảo vệ polyme một cách hiệu quả đồng thời giảm thiểu sự hấp thụ trong vùng ánh sáng nhìn thấy được.
Kiểu thay thế của phân tử benzophenone cũng ảnh hưởng đến nóPhạm vi hấp thụ tia cực tím, khả năng quang hóa, khả năng tương thích polymer và đặc tính màu sắc. Những yếu tố này xác định sự phù hợp của nó đối với các loại nhựa, lớp phủ, dệt may khác nhau và các ứng dụng khác.
2. Chất hấp thụ tia cực tím Salicylate
Chất hấp thụ tia cực tím Salicylatelà một trong những chất ổn định tia cực tím hữu cơ sớm nhất được sử dụng thương mại. Khả năng hấp thụ tia cực tím của chúng tương đối hạn chế so với các hệ thống benzotriazole và triazine tiên tiến hơn.
Một số hợp chất salicylate trải qua những thay đổi về cấu trúc khi tiếp xúc với tia cực tím, điều này có thể làm thay đổi đặc tính hấp thụ của chúng. Do phạm vi hấp thụ tương đối hẹp và hạn chế về hiệu suất, việc sử dụng chúng trở nên chuyên biệt hơn khi các thế hệ mới hơnchất ổn định tia cực tímđã được phát triển.
3. Chất hấp thụ tia cực tím Benzotriazole
Chất hấp thụ tia cực tím Benzotriazolelà một loại chất ổn định tia cực tím hữu cơ hiệu suất cao- quan trọng. Chúng thường cung cấp khả năng hấp thụ rộng trong vùng UV{2}}A và UV-B, thường bao phủ các bước sóng khoảng 300–400 nm, trong khi cho thấy độ hấp thụ tương đối thấp trong phạm vi khả kiến. Sự kết hợp này đặc biệt hữu ích vì nó cho phép vật liệu nhận đượcChống tia cực tímmà không ảnh hưởng đáng kể đến màu sắc và hình thức ban đầu của chúng.
Các sản phẩm nhưUV-326, UV-328, UV-329 và UV-234thuộc họ benzotriazole và được nghiên cứu hoặc sử dụng rộng rãi trong việc ổn định polyme, chất phủ, nhựa và các ứng dụng khác. Sự phù hợp thực tế của chúng phụ thuộc vào loại polymer, điều kiện xử lý, yêu cầu pháp lý và thời gian sử dụng cần thiết.
4. Các công nghệ ổn định tia cực tím khác
Ngoài các benzophenone và benzotriazole,chất hấp thụ tia cực tím triazinengày càng quan trọng trong các ứng dụng-polyme và lớp phủ hiệu suất cao. Cấu trúc phân tử của chúng cho phép hấp thụ tia cực tím mạnh, đặc biệt là ở vùng khoảng 300–400nm và có thể bảo vệ hiệu quả trong các điều kiện phơi nhiễm ngoài trời đòi hỏi khắt khe.
chất hấp thụ tia cực tímkhông phải là vật liệu duy nhất được sử dụng để ổn định ánh sáng. Các chất màu và chất độn-sàng lọc ánh sáng, bao gồmmuội than, titan dioxide và oxit kẽm, có thể bảo vệ polyme bằng cách hấp thụ, tán xạ hoặc phản xạ bức xạ UV trước khi nó xâm nhập sâu vào vật liệu.
Một hạng mục quan trọng khác làChất ổn định ánh sáng amin bị cản trở (HALS). Khác với thông thườngchất hấp thụ tia cực tím, HALS hoạt động chủ yếu bằng cách ức chế các phản ứng-gốc tự do liên quan đến quá trình phân hủy oxy hóa-do quang. Đối với các ứng dụng đòi hỏi khắt khe, chất hấp thụ tia cực tím và HALS thường được sử dụng cùng nhau vì chúng cung cấp các cơ chế bảo vệ bổ sung.
2, Ứng dụng của chất hấp thụ tia cực tím trong dệt may
Nhu cầu vềvải dệt bảo vệ khỏi tia UV-đã tăng lên khi người tiêu dùng và nhà sản xuất ngày càng quan tâm hơn đến việc bảo vệ khỏi tiếp xúc với tia cực tím kéo dài. Vải chống tia cực tím-được sử dụng trong quần áo thể thao, quần áo ngoài trời, mũ, ô, rèm, lều và các sản phẩm khác được thiết kế cho môi trường ngoài trời.
Một cách tiếp cận là kết hợpchất hấp thụ tia cực tímhoặc vật liệu sàng lọc tia UV-trực tiếp thành sợi polyme trong quá trình kéo sợi. Các vật liệu như titan dioxide và kẽm oxit có thể được tích hợp vào hệ thống sợi thích hợp để cải thiện hiệu suất ngăn chặn tia cực tím. Do thành phần bảo vệ khỏi tia UV-được tích hợp vào chính sợi nên phương pháp này có thể mang lại độ bền tốt hơn so với một số phương pháp xử lý bề mặt thông thường.
Một cách tiếp cận khác làsử dụng chất hấp thụ tia cực tím sau điều trị. Tùy thuộc vào cấu trúc hóa học của chất hấp thụ tia cực tím và loại sợi dệt, chất chống tia cực tím-có thể được đưa vào trong quá trình nhuộm, đệm, hoàn thiện, in hoặc làm mềm. Sự tương tác giữa chất hấp thụ tia cực tím và các nhóm chức năng trong các sợi như xenlulo, polyamit, len và lụa có thể ảnh hưởng đến khả năng cố định và độ bền của nó.
Công nghệ vi nangcung cấp một phương pháp khác để áp dụng chất hấp thụ tia cực tím vào hàng dệt. Theo phương pháp này, chất hấp thụ tia cực tím được bọc trong các viên nang cực nhỏ và sau đó cố định vào vật liệu dệt bằng chất kết dính thích hợp. Vi nang có thể cải thiện sự phân bố của hoạt chất và có thể cung cấp khả năng chống tia cực tím bền hơn tùy thuộc vào cấu trúc viên nang, hệ thống chất kết dính và quy trình hoàn thiện.
Công nghệ phủ cũng được sử dụng để lựa chọnsản phẩm dệt may bảo vệ khỏi tia UV-. Chất hấp thụ tia cực tím có thể được đưa vào công thức phủ và áp dụng cho các vật liệu như lều, vải ngoài trời, vỏ bảo vệ và mũ. Sau khi phủ, sấy khô và đóng rắn, lớp tạo thành sẽ cung cấp thêm một lớp rào cản chống lại bức xạ UV. Tuy nhiên, độ bền-lâu dài, khả năng chống chọi với thời tiết, tính linh hoạt và độ bền giặt của lớp phủ cần phải được xem xét trong quá trình xây dựng công thức.
3, Chọn chất hấp thụ tia cực tím phù hợp
Việc lựa chọn một cách phù hợpchất hấp thụ tia cực tímkhông nên chỉ dựa vào bước sóng hấp thụ tia cực tím của nó. Khả năng tương thích polyme, độ ổn định nhiệt, độ bay hơi, màu sắc, nồng độ, nhiệt độ xử lý, điều kiện thời tiết và các yêu cầu quy định đều cần được xem xét.
Ví dụ, UV-326là chất hấp thụ tia cực tím-loại benzotriazole có thể được xem xét cho các hệ thống nhựa, lớp phủ và polyme được chọn. Các sản phẩm khác nhưUV-328, UV-329 và UV-234có cấu trúc phân tử và đặc tính hoạt động khác nhau. Sự lựa chọn tốt nhất phụ thuộc vào công thức và yêu cầu ứng dụng cụ thể.
Đối với các vật liệu có hiệu suất-cao, sự kết hợp củaChất hấp thụ tia cực tím, HALS và chất chống oxy hóacó thể cung cấp khả năng bảo vệ toàn diện hơn chống lại sự suy thoái oxy hóa do ảnh-so với một chất ổn định đơn lẻ. Do đó, người lập công thức nên đánh giá toàn bộhệ thống ổn định polymerthay vì chọn một chất phụ gia riêng lẻ.
Khi nhu cầu về nhựa, lớp phủ, sợi và vật liệu ngoài trời có độ bền lâu hơn tiếp tục tăng,chất hấp thụ tia cực tímvẫn là một công cụ quan trọng để cải thiện khả năng chống suy thoái do tia cực tím-gây ra. Các họ hóa chất khác nhau, bao gồmChất hấp thụ tia cực tím benzophenone, benzotriazole, salicylate và triazine, cung cấp các đặc tính hấp thụ và hồ sơ hiệu suất khác nhau.
Đồng thời, hiện đạiỔn định tia cực tímđang ngày càng hướng tới các hệ thống tích hợp kết hợp chất hấp thụ tia cực tím vớiHALS, chất chống oxy hóa và chất-chặn ánh sáng. Bằng cách chọn công nghệ ổn định phù hợp theo polyme, điều kiện xử lý và-môi trường sử dụng cuối cùng, nhà sản xuất có thể cải thiện khả năng giữ màu, khả năng chống chịu thời tiết và độ bền-lâu dài của sản phẩm.
