Разложение пластмасс и добавок, устойчивых к ультрафиолетовому излучению, под воздействием УФ-излучения

Солнечный свет может разрушать пластик

Многие пластмассы разлагаются на солнце без добавления блокаторов света, стабилизаторов или поглотителей УФ-излучения. Материалы могут обесцветиться, потрескаться или полностью разрушиться. В то время как УФ-разложение полимера на солнечном свете обычно происходит только на 0,05 глубины поверхности материала, высокая хрупкость некоторых пластиков может привести к полному выходу из строя компонентов.

Признаки УФ-деградации

* Хрупкий внешний слой (потеря удлинения при растяжении)
* Снижение молекулярной массы
* Потеря механических свойств
* Изменение химических свойств
* Изменение цвета, пожелтение
* Выцветание
* Потеря четкости
* Образование трещин
* Меловатый вид

Складное кресло с УФ-защитой

Три типа ультрафиолетового излучения

Электромагнитный спектр состоит из семи частей. В порядке от самой высокой энергии к самой низкой, секции называются гамма-лучами, рентгеновскими лучами, ультрафиолетовым излучением, видимым светом, инфракрасным излучением и радиоволнами.

Ультрафиолетовое излучение бывает трех типов:UVA, UVB и UBC. UVA заставит вашу кожу загореть, а UVB вызовет ожог. UVC - это бактерицидное средство, убивающее микроорганизмы. Озоновый слой Земли эффективно блокирует УФС-свет. Именно УФ-В излучение оказывает наибольшее влияние на разложение полимера УФ-излучением.

Как ультрафиолетовый свет разрушает пластик

Пластмассы состоят из полимерных цепей. Поэтому, когда УФ-энергия поглощается многими пластиками, она возбуждает фотоны в материале, которые затем создают свободные радикалы. Если присутствует кислород, свободные радикалы образуют гидропероксиды кислорода, которые разрывают полимерные цепи (разрыв цепи). Этот процесс называется фотоокислением. Кроме того, присутствие влажности, примесей, химикатов, механической нагрузки, воздуха, температуры или загрязнителей окружающей среды может ускорить этот процесс.

Пластмассы, разлагающиеся под воздействием ультрафиолета

Добавки были разработаны, чтобы лучше противостоять фотоокислению. К ним относятся технический углерод, рутиловый оксид титана, бензофеноны, гидроксифенилбензотриазол, стабилизаторы затрудненного амина (HALS), оксанилиды, гидроксибензофенон, энзотриазолы, гидроксифенилтриазины, гасители никеля и другие. И каждый пластик может использовать один или несколько из них, чтобы получить наилучшую стойкость полимера к ультрафиолетовому излучению и области применения. Поэтому, хотя указанные ниже добавки, устойчивые к ультрафиолетовому излучению, используются часто, они не единственные, которые применяются во всех областях.

Нейлон 6/6

Нейлон 6/6 - один из самых универсальных технических термопластов. Поскольку нейлон 6/6 обладает превосходной прочностью, пластичностью и термостойкостью, он является отличным кандидатом для замены металлов. Однако нейлон требует добавок, устойчивых к ультрафиолетовому излучению. Хороший выбор - это трехкомпонентная комбинация фенольного антиоксиданта с фосфитом и светостабилизатором на основе затрудненного амина (HALS.). Наилучшим стабилизирующим эффектом для УФ-излучения является добавление УФ-поглотителя поверх HALS.

АБС (полиоксиметилен или ПОМ)

АБС - это инженерный пластик, обычно используемый для шестерен, цепей, винтов, зажимов, топливных насосов, багажа, крышек газонокосилок и т. Д. При использовании материала на открытом воздухе обязательно использовать УФ-стабилизаторы. Также, когда он подвергается воздействию дождя, люминесцентных ламп (например, в ванных комнатах) и воздуха. Защита от ультрафиолета необходима как для автомобильных деталей, так и для компонентов бизнес-машин. УФ-облучение может привести к потере блеска и даже к образованию трещин. Для защиты от ультрафиолета часто используется комбинация бензотриазола и HALS, поглотителя ультрафиолетовых лучей.

Полиэтилен высокой плотности

Полиэтилен высокой плотности обычно используется для изготовления мешков для мусора, продуктовых пакетов, изоляции проводов и кабелей, сельскохозяйственной мульчи, бутылок и посуды. Он также используется в контейнерах для фруктовых соков, контейнерах для молока, лотках, ящиках и упаковке пищевых продуктов. Технический углерод часто используется для обеспечения устойчивости полиэтилена высокой плотности к ультрафиолетовому излучению. Рекомендуемый процент от 1 до 3.

Поликарбонат

Когда поликарбонат используется для наружных работ, он желтеет. Кроме того, он потеряет механические свойства, в том числе ударную вязкость. Так что УФ-стабилизаторы становятся обязательными. Следует использовать УФ-поглотитель гидроксифенилбензотриазола. Обратите внимание, что использование светостабилизаторов на основе затрудненных аминов (HALS) не рекомендуется. Основные аминовые соединения ускоряют гидролиз материала.

Полипропилен

Воздействие ультрафиолетового (УФ) излучения сильно влияет на свойства полипропилена. При воздействии сильного прямого солнечного света в течение шести месяцев это вызовет серьезную потерю прочности свойств, если не используется УФ-ингибитор или высокое содержание пигмента сажи. Даже с их добавлением продолжительность жизни в суровых условиях солнечного света ограничена. HALS и технический углерод часто добавляют, чтобы уменьшить деградацию под воздействием УФ-излучения.

Естественно устойчивый к ультрафиолетовому излучению пластик

Однако некоторые пластмассы не разрушаются естественным образом под воздействием УФ-излучения. К ним относятся акрил, Ultem, а также фторполимеры, включая PTFE, FEP, PFA и PVDF. Следовательно, они не требуют добавок и полезны в производстве деталей для автомобилей и даже в частях космических кораблей, подверженных длительным периодам потенциальной деградации ультрафиолетом.