不同类型紫外线吸收剂的作用机理

不同类型紫外线吸收剂的作用机理

 

紫外线吸收剂能够吸收强烈的高能量的紫外线，并以能量的形式转换，将所吸收的能量释放出来，然后通过热能或无害的低能辐射消耗，避免因紫外线所造成的皮肤损伤，还有防止高分子聚合物因吸收紫外线而发生的光物理和光化学分解反应。目前比较常用的紫外线吸收剂主要有苯酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、取代丙烯腈类、三嗪类和其他类等，不同紫外吸收剂的吸收转化机理因种类不同而有所差异，下面上海精颜化工为您介绍一下不同类型紫外线吸收剂的作用机理。

 

1.二苯甲酮类

二苯甲酮类紫外线吸收剂是应用最广泛的一类紫外吸收剂，这种紫外线吸收剂对UV-A、UV-B和UV-C的吸收效果较慢。分子中的酮基和羟基可形成本征氢键形成丁基螯合环，吸收紫外光能后，分子发生热振动，内部氢键断裂，螯合环打开，将紫外能量转化为热能释放出来。除此之外，分子中的羰基会被吸收的紫外光能所激发，产生变异和烯醇结构，同时这也消耗了一部分能量。在这类紫外吸收剂中，分子内氢键的强弱与其光稳定化效果有关，氧键越强，破坏它所需的能量越大，吸收紫外光消耗的能量越多，效果越好。紫外线吸收剂的稳定效果还与苯环上烷氧基链的长度有关，如果长度与聚合物相容性好，则稳定效果恰到好处。在二苯甲酮紫外吸收剂中，羰基的邻位必须含有10个羟基，否则不能形成本征氢不能使用作为紫外线吸收剂，能吸收290～380-m的紫外线，但几乎不吸收可见光，不着色，与高分子聚合物相容性好。如果羰基的邻位有两个羟基，它可以吸收300～400fm的紫外线，也可以吸收部分可见光。由于吸收可见光，互补的光线不平衡，加入这种紫外线吸收剂的物品呈现黄色。与高分子聚合物的相容性也较差，因此其应用范围较小。而不含邻羟基的二苯甲酮虽然也有吸收紫外线的能力，但遇光后会引起自身分解，因此，不适合用作紫外线吸收剂。

 

2.水杨酸酯

水杨酸酯类紫外线吸收剂是最早使用的，水杨酸酯在分子中也具有本征氢键。这种紫外线吸收剂一开始吸收紫外线的能力很低，吸收范围很窄（小于340vm)，但紫外照射一定时间后，其吸收逐渐增加，直至吸收最大值，这是由于紫外照射下分子发生重排，形成紫外吸收能力强的二苯甲酮结构，从而加强了其紫外吸收。因此，人们称它为先锋紫外线吸收剂。二羟基二苯甲酮及其衍生物经过分子重排后，可吸收部分可见光并呈现黄色，导致加入这种紫外吸收剂的物质变黄。

 

3.苯并三唑类

苯并三唑类紫外线吸收剂的作用机理与二苯甲酮类似，苯并三唑类化合物对紫外线的吸收范围很广，可吸收波长为300～400-m的光，但是它几乎不吸收400米以上的可见光，所以产品不会着色；

4.取代丙烯腈类和三嗪类
此外，取代丙烯腈类和三嗪类紫外线吸收剂，根据作用机理，也是顺反异构化，使光的能量转化为无害的能量释放出来，丙烯腈取代的紫外吸收剂能吸收290～320fm的紫外光，不吸收可见光，不会使应用物泛色，紫外吸收剂可以吸收波长在400-M以下的显色基因和显色基团，它们都连接到芳香核心。

5.其他类
有机镍也可用作紫外吸收剂，但一般归类为猝灭剂，它吸收紫外线的能力比上一种低，但能阻止聚合物在吸收紫外线周围解离。有机镍聚合物在紫外光照射下与高分子聚合物中被激发成激发态的分子发生反应，使激发态回到激发态在基态下，紫外能量在不引起其破坏的情况下转化为低能光谱发射，以保护聚合物不被破坏，因其作用机理不同于一般紫外吸收剂而被称为猝灭剂，紫外吸收剂是通过分子结构变化，猝灭剂只是通过分子间能量转移耗散能量。

此外，碳黑、二氧化钛、氧化锌、锌钡等遮光剂也是一类能吸收或反射紫外线的物质，在聚合物和光源之间设置阻挡层以吸收或反射紫外线，当它到达聚合物表面时，被吸收和反射，阻止紫外线渗透到聚合物内部，其中炭黑效率最高。自由基清除剂也是一类能产生光稳定化的物质，是具有空间位阻效应的哌啶类衍生物，称为受阻胺光稳定剂。