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防紫外线涂料是今天经常被视为一个成熟和完善的技术。这可能是真正的某些传统应用程序;然而,材料使用的不断增加,要求覆盖或增强保护在特定的波长范围,188金宝搏bet官网以及新颖的树脂技术或低膜构建,导致了各种各样的新的光稳定剂的发展,现在允许可调保护从紫外线到near-visible范围。今天,一个广泛的光稳定剂提供解决方案对水和溶剂性技术,使油漆公司调整级别的保护实现最佳性能所需的特定的应用程序。

简短的摘要后的各种紫外线吸收剂化学发展多年来,吸收和传输特性的各种类(包括组合)在下面讨论。根据应用程序,在特定的底物使用的敏感性,合适的光谱覆盖范围,以及足够高灭绝在特定波长(在其他方面),需要被认为是重要的稳定剂的选择标准。

图1点击放大

传统的紫外线吸收剂对涂料

涂料的稳定,多年来一直是涂料行业的挑战。三十多年前很明显,哈尔斯(受阻胺光稳定剂)在聚合物的稳定起到关键作用。通常情况下,这些产品都是衍生品2 ',2 ',6 ',6-tetra-methylpiperidine和行动——一旦被紫外线激活和氧形成的硝酰激进——激进的食腐动物,从而防止UV-light-induced退化(开裂)的聚合物(涂料)。哈尔斯产品的作用方式主要是独立电影的构建应用;然而,他们不吸收光波长250纳米以上。因此,在许多应用程序中,使用紫外线吸收剂是至关重要的,过滤紫外线的有害成分。

紫外线吸收剂主要是保护底层基板,这可以是一个颜色的最下面的一层或塑料或木头。哈尔斯相比,紫外线吸收剂的功效(根据Lambert-Beer法律)取决于molecule-specific消光系数e,所使用的浓度和膜厚度。额外的关键属性包括低波动,照片稳定性高,兼容性好,取决于特定的底物的光谱灵敏度——足够的光谱覆盖范围。

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在1970年代早期和1990年代各种类紫外线吸收剂和化学开发和引入市场。这些化学反应的一般结构如图1所示。在1970年代末,草酰替苯胺紫外线吸收剂已经几乎完全取代了各种羟苯基苯并三唑(BTZ),成为占主导地位的紫外线吸收剂类在1980年代和继续如此各种传统的应用程序。这些材料已经188金宝搏bet官网以更广泛的光谱覆盖范围和稳定性更好的照片。尽管主导地位的羟苯基苯并三唑,仍有需求,不能令人满意地会见了这些产品由于某些化学的技术局限。这些包括有限的吸收波长较短,交互问题与某些金属(如Al-based)催化剂,导致重大的泛黄,以及保护降低成膜基质的不足。开发工作在1990年代引进了第一代羟苯基三嗪(HPT)紫外线吸收剂(总体结构如图1所示)

图3点击放大

一般来说,羟苯基三嗪展览更倾向于与某些金属催化剂和更好的稳定性比照片羟苯基苯并三唑,以及高吸收更短的波长。这些特性使得这类紫外线吸收剂方面的高度通用的UV固化等传统和先进的应用程序。此外,组合比HPT BTZ允许更广泛的光谱覆盖范围,以及优越的保护在短波长与BTZ孤单。

比较上述类紫外吸收光谱的影响以及BTZ / HPT组合(例如1:1比例)如图2和图3中相应的紫外透射光谱。

紫外线吸收剂创新驱动力

羟苯基苯并三唑和羟苯基三嗪发达在1990年代和1980年代的要求大部分的传统应用程序。除了这些应用程序的挑战包括优化电影(即构建。薄膜应用程序)和增加使用水性涂料要求前提下兼容的紫外线吸收剂的性能以及材料光敏感波长不受传统的紫外线吸收剂。188金宝搏bet官网

先进Hydroxylphenyl三嗪为薄膜应用紫外线吸收剂

图4点击放大

如图2所示,传统BTZ和HPT紫外线吸收剂表现出相当类似的灭绝,除非在300纳米的范围内。足够的紫外线保护电影构建较低因此只能通过更高的剂量水平,进而可能会影响漆膜的二级属性。

最近开发了先进的生色团基于羟苯基三嗪化学允许多达3.5倍比最先进的灭绝。这种极高的灭绝(图4)允许薄膜的应用以及优越的防紫外线在相对较低的剂量水平。吸收最大的位置在320 - 330纳米范围也使得这些发色团有趣的候选人基质敏感保护在这个波长范围,例如,聚碳酸酯。

图5点击放大

如前所述,紫外线吸收剂的功效都取决于其吸收特征和次要属性,如照片稳定,需要非常高的。这在薄膜的应用尤为重要,产品的固有稳定性而不是内部过滤效应(即。紫外线吸收剂分子互相保护)起主导作用。

图5显示了2 k紫外缓解(即反射率)光谱的实验应用在银金属最下面的一层膜分别构建20µm和40µm。前后的光谱记录54个月佛罗里达曝光。尽管较高的成膜应用,基本上零吸收记录对羟苯基苯并三唑在长期接触。先进的光谱羟苯基三嗪(HPT),然而,本质上是相同的,从而可以解释为由于其优越的照片稳定。

图6点击放大

佛罗里达54-month测试的结果与2 k实验(40µm标准成膜和降低成膜;20µm)在紫色和银色金属最下面的一层都总结在图6。结果清楚地表明,只有先进的羟苯基三嗪技术允许在低膜构建优越的保护,而分层是在传统的紫外线吸收剂的存在。

红移的紫外线吸收剂

光谱覆盖范围,以及吸收最大值的位置,决定因素在紫外线稳定的基质在波长不敏感,或者不够,通过传统或先进的发色团。这些波长≥360海里的范围扩展到可见光和略高于。

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紫外线吸收剂的吸收光谱的变化可以实现在很大程度上通过特定的替换模式;然而,有明显的局限性的化学和颜色。频谱是转向可见越多,风险越高的引进太多的颜色。这反过来意味着需要达到一个适当的平衡之间固有的光谱覆盖范围和产品的颜色。

红移的紫外线吸收剂对木材的保护

以前的出版物中描述(1、2),紫外线和可见光导致分解木质素结构的木头,导致变色/苍白暗淡尤其是森林。为了过滤掉紫外线组件尽可能广泛的光谱覆盖需要比可以实现传统的紫外线吸收剂。图7显示了比较传统的紫外吸收光谱的羟苯基三嗪(mono-resorcinol三嗪)和红移tris-resorcinol三嗪(TRITA)。修改替换模式的三嗪一半在这种情况下,允许一个重大转变的最大吸收从290纳米到360纳米。

图8点击放大

如上所示,木质素结构的分解导致颜色的发色团的形成。图8显示了羰基信号的相对强度在1730 cm - 1由松树样本的红外光谱分析。Xenon-WOM暴露后的相对强度测量强度相对于之前曝光强度和与新发色团的形成,即。,价值越高,更广泛的木质素的分解。

切割出紫外线通过过滤器(允许一个特定的波长范围是有选择地切断,即。过滤标签GG 320排除所有波长320纳米以下,一个过滤器标记GG 385排除所有波长385纳米以下,等等)或由红移tris-resorcinol三嗪(TRITA)紫外线吸收剂代替一个过滤器可以大大减少颜色的发色团的形成(图8)。因为这类物种,然而,也正在形成可见的范围内,充分保护几乎可以单独通过紫外线吸收剂。为了充分防止其形成,光谱覆盖尽可能远离>需要450纳米(图8),这反过来会导致重大的颜色影响紫外线吸收剂。

图9点击放大

因此,修改后的概念涉及特定co-stabilization发达。这样co-stabilizers,基于硝酰自由基化学化学(图8),通常用于预处理的目的。这种材料可188金宝搏bet官网以在木材表面陷阱形成的自由基的可见光,从而防止光致氧化木质素。

图9显示了上述概念应用于明确涂布松木。1000 h Xenon-WOM曝光后,不稳定样本表现出严重的变暗。紫外线稳定的漆TRITA已经可以大大降低了变色。如果结合木质素稳定器,变色进一步最小化。

高度保护CFRM的红移紫外线吸收剂和环氧矩阵

小说基质如碳纤维材料(CFRMs)越来越多地用于各种各样的应用,包括汽车零部件和挂在摩托车零件,体188金宝搏bet官网育项目,如自行车、航空航天工业和转子叶片的风力涡轮机。CFRMs特点是低体重和优越的力学性能。为了实现这些特性,碳纤维通常是嵌入在一个芳香环氧矩阵。

图10点击放大

系统或基于芳香族聚合物复合材料(如,CFRMs)本质上是光敏感,除非被着色涂料覆盖。暴露出碳纤维的应用,例如作为设计元素(CFRM涂布实验确定),因此高度挑战性的紫外线保护的观点。基本研究通过截止过滤器(图10),这允许选择性地切断某些波长范围,表明临界波长包括紫外线(即。,280 - 380 nm)和400 nm范围内。

图11显示了结果的测定的光谱灵敏度CFRMs通过截止过滤器。在实验中,基质是涂以2 k PU实验确定稳定与哈尔斯。4000 h的标本随后暴露Xenon-WOM,紧随其后的是湿度和附着力测试。

结果清楚地表明,光谱覆盖尽可能远离~ 400纳米是强制性的,以防止退化的环氧矩阵。

图11点击放大

紫外线保护这样的基质需要吸收的紫外线吸收器(RUVA)明显可见的(连同最少的颜色影响),足够高的灭绝在400 nm范围和稳定优越的照片。图12显示了紫外线透射光谱记录在不同剂量水平和电影为涂布CFRM构建典型。结果表明,临界波长可以完全覆盖在剂量水平1和2%之间基于固体实验确定的内容。

这已被证实在独立和比较实验与RUVA-containing实验与传统稳定实验(图13)。传统的紫外线吸收剂的应用导致早期失效(分层)后只有2000 h Xenon-WOM暴露由于提供的光谱覆盖不足。然而在RUVA的存在,优越的保护。没有分层的迹象或变色观察到即使5000 h Xenon-WOM曝光。这反过来又为新的应用程序打开车门,例如,CFRMs作为设计元素的使用。

图12点击放大

结论

今天可用紫外线吸收剂的范围包括传统和先进的UV吸收剂技术。在传统应用中传统的羟苯基苯并三唑以及hydroxylphenyl三嗪肯定会继续发挥重要作用。然而,这些产品不符合要求的薄膜应用程序或应用程序需要增强或特定波长的特殊保护。开发工作已经导致了一个扩展可用的产品范围超出了传统技术,从而允许应用程序之前被认为是困难的甚至是不可能的。先进的羟苯基三嗪是弥合差距对于薄膜的应用程序或应用程序,增强保护更短的波长是必要的。优越的保护木材基质可以通过一个特定的概念,即。红移的结合使用triazine-based紫外线吸收剂和木质素稳定剂。保护系统或基于芳香环氧树脂复合材料可以被认为是最大的挑战所需的紫外线吸收性能。今天这可以意识到通过新颖的红移紫外线吸收剂技术,相对较低的颜色相结合,广泛的光谱覆盖范围达到到附近可见。