Эффект дополнительной защиты от комбинации различных светостабилизаторов
Основными категориями светостабилизаторов, используемых для органических полимеров, являются УФ-абсорберы, светостабилизаторы на основе сложных аминов, агенты разрыва возбужденного состояния, разлагатели гидропероксидов и т.д. Эти различные типы светостабилизаторов в разной степени влияют на улучшение светостабилизации полимерных покрытий. В реальной рецептуре светостабилизации покрытий специалисты часто используют комбинацию двух или более различных механизмов светостабилизаторов для получения более эффективного и долговечного эффекта светостабилизации покрытия, который имеет аддитивный эффект 1 + 1 > 2. Более классическим сочетанием является использование УФ-поглотителя со светостабилизатором на основе галогенизированного амина (HALS). Первый защищает покрытие от фотоокисления на начальном этапе, отфильтровывая вредное ультрафиолетовое излучение солнечного света, но трудно избежать его трансформации в процессе собственного циклического действия с необратимыми изменениями, такими как выцветание и фотолиз, а эффективная концентрация постепенно снижается и постепенно теряет свой фотостабилизирующий эффект. HALS прерывает процесс фотоокисления, удаляя свободные радикалы и пероксиды из покрытия, чтобы сохранить блеск покрытия и предотвратить пожелтение и охрупчивание. Однако азотно-кислородные радикалы, генерируемые HALS, в основном окрашены и могут поглощать УФ-излучение, что приводит к фотолитическому разрушению. Комбинация UV Absorber и HALS может играть взаимодополняющую роль, защищая друг друга, поскольку UV Absorber отфильтровывает вредные УФ-лучи и защищает азотно-кислородные радикалы от фотолитического разрушения, а HALS уничтожает свободные радикалы и гидропероксиды, защищая UVA от фотолитического разрушения. UV Absorber защищен от свободных радикалов и перекисей. Дополняя друг друга, UV Absorber и HALS могут поддерживать достаточно высокую концентрацию во время фотостабилизации покрытия в течение длительного времени для усиления эффекта фотостабилизации.
На графике слева показано изменение концентрации радикалов оксида азота в пленке акрилатного сополимерного покрытия, содержащего стирольные единицы, в процессе фотостарения. В системе, содержащей только HALS, радикалы азота-кислорода быстро распадаются до более низких уровней после того, как в течение короткого периода времени их концентрация повышается; в то время как в комбинированной системе с бензотриазольным УФ-поглотителем внутрипленочные радикалы азота-кислорода могут поддерживаться в более высоких концентрациях в течение более длительного периода времени.
УФ-поглотитель сам по себе, эффект фотостабилизации покрытия часто не идеален, потому что он основан на характеристиках поглощения света, чтобы играть эффективность решения. В сочетании с HALS, который обладает более высоким эффектом светостабилизации, легче добиться значительного улучшения эффекта светостабилизации.
Как показано на рисунке выше, влияние УФ-поглотителя в сочетании с HALS на светостабильность алифатических полиуретановых покрытий. В системе, содержащей только бензотриазол UVA (Tinuvin234), скорость потери уретановой связи была лишь немного ниже, чем у холостого образца при увеличении времени фотостарения; при использовании только HALS эффект светостабилизации резко улучшился; при сочетании HALS с равным количеством УФ-поглотителя эффект светостабилизации был еще более улучшен.