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揭开防水材料中光稳定剂的神秘面纱

2020-10-19 08:17:45

导   读

光稳定剂(Light Stabilizer)是聚合物制品(塑料、橡胶、纤维)的一种添加剂,在防水材料行业中,诸如卷材、覆面材料、背衬织物、涂料、胶黏剂等,都可以添加此助剂。光稳定剂能屏蔽或吸收紫外线的能量,猝灭单线态氧及将氢过氧化物分解成非活性物质,能排除或减缓光化学反应可能性,阻止或延迟光老化,从而达到延长聚合物制品使用寿命的目的。

作者:程寅(武汉市恒星防水材料有限公司)


紫外光及其伤害作用


太阳光是一种电磁波,在其通过空间和臭氧层时,290nm以下和3000nm以上的射线几乎都被滤除,实际到达地面的光波范围如下表所示。



其中,仅占地表太阳光5%的紫外线,具有非常高的能量,射入聚合物表面被吸收之后,会破坏其化学键,使其断裂或交联,进而使聚合物的外观和性能发生恶性改变。紫外线破坏聚合物的这一过程称为光老化作用,也叫紫外老化作用。


不论是屋面、外墙还是地下防水,在施工过程中,防水材料或多或少都会接触到紫外线,有些情况下还会长时间受紫外线照射。为了避免防水材料出现光老化现象,通常会在其中添加光稳定剂。


光稳定剂的种类


光稳定剂因自身结构和品种的不同而有不同的功能,按作用机理可分为以下几类:


1)

光屏蔽剂


光屏蔽剂的作用就像在聚合物制品和光辐射之间设置了一道屏障,使光不能直接辐射到聚合物的内部,保护其内部不受紫外线的危害。这类光屏蔽剂有碳黑、氧化钛等无机颜料和酞菁蓝、酞菁绿等有机颜料,其中碳黑屏蔽效果最好。



酞菁蓝



酞菁绿



炭黑


2)

紫外线吸收剂


紫外线吸收剂的作用能有效地吸收波长为290~410nm的紫外线,作为辅助光稳定剂和受阻类光稳定剂共同使用,尤其是用在聚烯烃或涂料中。它本身具有良好的热稳定性和光稳定性。按其化学结构主要可以分为:邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、三嗪类、取代丙烯腈类。


二苯甲酮类

苯并三唑类

3)

猝灭剂


猝灭剂可以接受聚合物中发色团所吸收的能量,并以热量、荧光或磷光的形式发散出去,从而保护其免受紫外线的破坏,它对聚合物的稳定效果很好,多用于薄膜和纤维。猝灭剂主要是一些二价的有机镍螯合物。有机镍光稳定剂具有良好的性能,但因重金属离子的毒性问题,可能被其他无毒或低毒猝灭剂取代。


4)

自由基捕获剂


自由基捕获剂能捕获聚合物中所生成的活性自由基,从而抑制光氧化过程,达到光稳定目的,主要是受阻胺光稳定剂(HALS),是最有前途的一类新型高效稳定剂,在国际上年平均需求增长率为20%~30%。



5)

氢过氧化物分解剂


聚合物在贮存和加工期间能产生氢过氧化物,导致聚合物的光氧化降解。而氢过氧化物分解剂能够分解过氧化物,生成稳定的氮-氧自由基,并进一步捕获自由基,从而抑制聚合物降解。通常,氢过氧化物分解剂会与氢供体联合使用。


6)

抗NOx耐黄变剂


抗NOx耐黄变剂主要是吸收光反应产生的氮氧化物(NOx),来防止聚合物的老化作用。常见的抗NOx耐黄变剂有:双(N,N-二甲基酰肼氨基-4-苯基)甲烷,双(N,N-二甲基)-1,6-六亚碳酰等。


选用Tips


紫外线吸收剂因其适用性广泛,是目前选择量最多的光稳定剂,但是每种紫外线吸收剂可吸收的紫外光有限。目前挑选光稳定剂时,一般是首先根据聚合物的最大敏感波长,选用在此波长范围内、吸收系数尽可能高的紫外线吸收剂,然后搭配一些别的光稳定剂,利用协同作用来阻止紫外线对于防水材料制品的破坏。在选用光稳定剂的同时,还应该考虑防水材料制品中的其他添加助剂的影响。



近期活动:

“地下工程防水新技术研讨会”将于4月11—13日在苏举办(点击即可在线报名) 


运营:《中国建筑防水》杂志社

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