Зачем нужна светозащита
Аналогично тому, как незащищенная человеческая кожа при избытке ультрафиолетового излучения получает солнечный ожог, полимеры внешнего применения также повреждаются светом. Свет, вкупе с кислородом воздуха, инициирует в полимерах процессы деструкции, следствием которых является не только визуальное изменение внешнего вида, но и негативное влияние на многочисленные механические и физические параметры. В конечном итоге это может привести к частичному или полному разрушению изделия.
Причины повреждения полимеров УФ-излучением
В то время как большая часть коротковолнового УФ-С-излучения солнца абсорбируется атмосферой, длинноволновые УФ-А- и УФ-В-лучи могут достигать земной поверхности. Под их воздействием содержащиеся во многих полимерах примеси, например, остатки катализаторов или нерегулярные структуры, возбуждают фотохимические реакции, ведущие к разложению молекул полимера.
Принцип действия светозащитных добавок
Светозащитные добавки представляют собой химические соединения, способные вступать в физические и химические процессы индуцированного светом разложения. Надежная светостабилизация предполагает подавление или, как минимум, замедление ответственных за разложение реакций. Светозащитные средства подразделяются на две категории: УФ-абсорберы и УФ-стабилизаторы.
Защитное действие УФ-абсорберов основано на абсорбции «вредного» УФ-излучения и преобразование его в «безобидное» тепло. Наряду с высокой абсорбционной способностью такие соединения должны быть очень светостабильны. Принципиальный недостаток УФ-абсорберов состоит в том, что для создания действенной защиты им необходима определенная толщина слоя. В изделиях с малым поперечным сечением (волокна, пленки) может быть достигнут лишь ограниченный защитный эффект. Более толстые слои преимущественно используются при упаковке светочувствительных продуктов, чтобы защитить содержимое. Примерами типичных областей применения могут служить полые емкости для косметики, а также блистерные упаковки. Наряду с классом УФ-абсорберов, наибольшее значение имеют действующие в качестве ловушек радикалов УФ-стабилизаторы. В этом ряду наиважнейшую категорию представляют стерически затрудненные амины (HALS). Данные о механизме их действия свидетельствуют, что HALS-стабилизаторы в фотоокислительных условиях способны преобразовывать нитрооксильные радикалы. Эффективности HALS также приписывается способность к деактивации карбонильных групп. Однако полностью общий механизм действия пока не объяснен. Зачастую оба описанных типа светозащитных добавок комбинируются для достижения еще большего уровня защиты. Такие композиции прежде всего находят применение в автомобильном секторе.
Практическое применение светозащитных материалов
Светозащитные добавки могут добавляться в полимер прямо при его изготовлении. Однако, в большинстве случаев практикуется отдельный ввод мастербатча-стабилизатора в полимер непосредственно при конечной переработке. К важнейшим областям использования относятся короткоживущие упаковочные пленки, а также бытовые изделия длительного срока эксплуатации (летняя мебель, стадионные сиденья, аграрные пленки, автомобильные детали).