รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) เป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของ-ความชราภาพและการเสื่อมสภาพในโพลีเมอร์ สิ่งทอ สารเคลือบ พลาสติก และวัสดุอินทรีย์อื่นๆ การสัมผัสกับแสง UV เป็นเวลานานอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนสี สูญเสียความแข็งแรงทางกล การแตกร้าว พื้นผิวเสื่อมสภาพ และอายุการใช้งานลดลงตัวดูดซับรังสียูวีจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นส่วนประกอบสำคัญของระบบป้องกันแสงสั่น.
ตัวดูดซับรังสียูวีเลือกดูดซับพลังงานสูง-รังสีอัลตราไวโอเลต โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายในช่วงความยาวคลื่นเฉพาะ และแปลงพลังงานที่ดูดซับให้อยู่ในรูปแบบที่เป็นอันตรายน้อยลง โดยหลักๆ ผ่านการคลายตัวของโมเลกุลและการกระจายความร้อน การลดปริมาณพลังงาน UV ลงสู่เมทริกซ์โพลีเมอร์ จะช่วยลดการย่อยสลายทางแสงฟิสิกส์และเคมีแสงที่เกิดจากรังสียูวี-
一 หลักการของตัวดูดซับรังสียูวี
ประเภทต่างๆตัวดูดซับรังสียูวีใช้โครงสร้างและกลไกโมเลกุลที่แตกต่างกันเพื่อป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลต กลุ่มสารเคมีที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ตัวดูดซับรังสียูวีเบนโซฟีโนน, ตัวดูดซับรังสียูวีเบนโซไตรอาโซล, ตัวดูดซับรังสียูวีซาลิไซเลต และตัวดูดซับรังสียูวีไตรอาซีน. เทคโนโลยีรักษาเสถียรภาพแสง-อื่นๆ เช่นHALS (สารเพิ่มความคงตัวของแสงเอมีนที่ขัดขวาง)และสารกรองแสง-สามารถรวมเข้ากับระบบรักษาเสถียรภาพได้เช่นกัน
1. สารดูดซับรังสียูวีเบนโซฟีโนน
สารดูดซับรังสียูวีเบนโซฟีโนนเป็นหนึ่งในกลุ่มสารเพิ่มความคงตัวยูวีแบบอินทรีย์ที่เก่าแก่และใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด โครงสร้างโมเลกุลโดยทั่วไปประกอบด้วยหมู่คาร์บอนิลและไฮดรอกซิลที่สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลได้
เมื่อโมเลกุลดูดซับรังสียูวี พลังงานที่ดูดซับจะกระจายไปโดยการกระตุ้นของโมเลกุลและกระบวนการผ่อนคลายตามมา พันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลมีบทบาทสำคัญใน-กลไกการถ่ายโอนพลังงานนี้ การออกแบบโมเลกุลที่เหมาะสมสามารถช่วยให้ตัวดูดซับสามารถปกป้องโพลีเมอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกันก็ลดการดูดซับในบริเวณที่มองเห็นได้-แสง
รูปแบบการทดแทนของโมเลกุลเบนโซฟีโนนก็ส่งผลต่อมันเช่นกันช่วงการดูดซับรังสียูวี ความเสถียรต่อแสง ความเข้ากันได้ของโพลีเมอร์ และคุณลักษณะของสี. ปัจจัยเหล่านี้เป็นตัวกำหนดความเหมาะสมสำหรับพลาสติก สารเคลือบ สิ่งทอ และการใช้งานอื่นๆ
2. ตัวดูดซับรังสียูวี Salicylate
สารดูดซับรังสียูวี Salicylateเป็นหนึ่งในสารเพิ่มความคงตัว UV อินทรีย์ที่เก่าแก่ที่สุดที่ใช้ในเชิงพาณิชย์ การดูดซับรังสียูวีค่อนข้างจำกัดเมื่อเทียบกับระบบเบนโซไตรอาโซลและไตรอาซีนขั้นสูง
สารประกอบซาลิซิเลตบางชนิดมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระหว่างการสัมผัสรังสียูวี ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนลักษณะการดูดกลืนแสงได้ เนื่องจากช่วงการดูดซึมที่ค่อนข้างแคบและข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพ การใช้งานจึงมีความเชี่ยวชาญมากขึ้นเช่นเดียวกับคนรุ่นใหม่สารเพิ่มความคงตัวของรังสียูวีได้รับการพัฒนา
3. ตัวดูดซับรังสียูวี Benzotriazole
สารดูดซับรังสียูวีเบนโซไตรอาโซลเป็นคลาสสำคัญของสารเพิ่มความคงตัว UV แบบอินทรีย์{0}}ที่มีประสิทธิภาพสูง โดยทั่วไปจะให้การดูดกลืนแสงที่กว้างในบริเวณ UV-A และ UV-B ซึ่งโดยทั่วไปครอบคลุมความยาวคลื่นประมาณ 300–400 นาโนเมตร ในขณะที่แสดงการดูดกลืนแสงที่ค่อนข้างต่ำในช่วงที่มองเห็น การรวมกันนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งเนื่องจากช่วยให้วัสดุได้รับป้องกันรังสียูวีโดยไม่ส่งผลกระทบต่อสีและรูปลักษณ์ดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญ
สินค้าเช่นยูวี-326, ยูวี-328, ยูวี-329 และยูวี-234อยู่ในตระกูลเบนโซไตรอาโซล และได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางหรือใช้ในการรักษาเสถียรภาพของโพลีเมอร์ การเคลือบ พลาสติก และการใช้งานอื่นๆ ความเหมาะสมที่แท้จริงขึ้นอยู่กับประเภทของโพลีเมอร์ เงื่อนไขการประมวลผล ข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ และอายุการใช้งานที่ต้องการ
4. เทคโนโลยีป้องกันรังสียูวีอื่นๆ
นอกจากเบนโซฟีโนนและเบนโซไตรอาโซลแล้วสารดูดซับรังสียูวีไตรอาซีนมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในการใช้งานโพลีเมอร์และการเคลือบประสิทธิภาพสูง- โครงสร้างโมเลกุลช่วยให้ดูดซับรังสียูวีได้ดี โดยเฉพาะในบริเวณประมาณ 300–400 นาโนเมตร และสามารถให้การป้องกันที่มีประสิทธิภาพภายใต้สภาวะการสัมผัสกลางแจ้งที่มีความต้องการสูง
ตัวดูดซับรังสียูวีไม่ใช่เพียงวัสดุเดียวที่ใช้รักษาเสถียรภาพแสง แสง-คัดกรองเม็ดสีและสารตัวเติม รวมถึงคาร์บอนแบล็ก ไทเทเนียมไดออกไซด์ และซิงค์ออกไซด์สามารถปกป้องโพลีเมอร์ได้ด้วยการดูดซับ กระจาย หรือสะท้อนรังสียูวีก่อนที่จะแทรกซึมลึกเข้าไปในวัสดุ
อีกหมวดหมู่ที่สำคัญคือสารเพิ่มความคงตัวของแสงเอมีนที่ถูกขัดขวาง (HALS). ไม่เหมือนแบบเดิมๆตัวดูดซับรังสียูวีHALS ทำงานหลักโดยการยับยั้ง-ปฏิกิริยาอนุมูลอิสระที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายด้วยแสง-ด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชัน สำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูง ตัวดูดซับรังสียูวีและ HALS มักจะใช้ร่วมกันเนื่องจากมีกลไกการป้องกันเสริม
2, การใช้ตัวดูดซับรังสียูวีในสิ่งทอ
ความต้องการผ้าป้องกันรังสียูวี-ได้เพิ่มขึ้นเนื่องจากผู้บริโภคและผู้ผลิตมีความกังวลมากขึ้นเกี่ยวกับการปกป้องจากการสัมผัสรังสีอัลตราไวโอเลตเป็นเวลานาน ผ้าป้องกันรังสียูวี-ถูกนำมาใช้ในชุดกีฬา เสื้อผ้าสำหรับกิจกรรมกลางแจ้ง หมวก ร่ม ผ้าม่าน เต็นท์ และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมกลางแจ้ง
แนวทางหนึ่งคือการรวมเข้าด้วยกันตัวดูดซับรังสียูวีหรือกรองรังสียูวี-ลงในเส้นใยโพลีเมอร์โดยตรงในระหว่างกระบวนการปั่น วัสดุ เช่น ไทเทเนียมไดออกไซด์และซิงค์ออกไซด์สามารถรวมเข้ากับระบบไฟเบอร์ที่เหมาะสมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการบล็อกรังสียูวี เนื่องจากส่วนประกอบป้องกันรังสียูวี-ถูกรวมเข้าไว้ในตัวเส้นใย วิธีการนี้จึงสามารถให้ความทนทานได้ดีกว่าการรักษาพื้นผิวทั่วไปบางประเภท
อีกแนวทางหนึ่งก็คือหลัง-การใช้สารดูดซับรังสียูวี. ขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีของตัวดูดซับรังสียูวีและประเภทของเส้นใยสิ่งทอ สารป้องกันรังสียูวี-สามารถนำมาใช้ในระหว่างกระบวนการย้อม การบุรอง การตกแต่งขั้นสุดท้าย การพิมพ์ หรือกระบวนการทำให้อ่อนตัวลง ปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวดูดซับรังสียูวีและกลุ่มฟังก์ชันในเส้นใย เช่น เซลลูโลส โพลีเอไมด์ ขนสัตว์ และไหม อาจส่งผลต่อการยึดเกาะและความทนทาน
เทคโนโลยีไมโครเอนแคปซูเลชั่นเป็นอีกวิธีหนึ่งในการใช้สารดูดซับรังสียูวีกับสิ่งทอ ในแนวทางนี้ ตัวดูดซับรังสียูวีจะถูกห่อหุ้มไว้ภายในแคปซูลที่มีขนาดเล็กมาก จากนั้นจึงยึดเข้ากับสิ่งทอโดยใช้สารยึดเกาะที่เหมาะสม ไมโครแคปซูลสามารถปรับปรุงการกระจายตัวของสารออกฤทธิ์และอาจให้การป้องกันรังสียูวีที่คงทนมากขึ้น ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของแคปซูล ระบบสารยึดเกาะ และกระบวนการตกแต่งขั้นสุดท้าย
ยังใช้เทคโนโลยีการเคลือบให้เลือกอีกด้วยผลิตภัณฑ์สิ่งทอป้องกันรังสียูวี-. ตัวดูดซับรังสียูวีสามารถรวมเข้ากับสูตรการเคลือบและนำไปใช้กับวัสดุต่างๆ เช่น เต็นท์ ผ้ากลางแจ้ง ฝาครอบป้องกัน และหมวก หลังจากการเคลือบ การอบแห้ง และการบ่ม ชั้นที่ได้จะเป็นเกราะป้องกันรังสียูวีเพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องคำนึงถึงความทนทานในระยะยาว ทนต่อสภาพอากาศ ความยืดหยุ่น และความคงทนในการซักของสารเคลือบในระหว่างการผสมสูตร
3 การเลือกตัวดูดซับ UV ที่เหมาะสม
การเลือกใช้ให้เหมาะสมตัวดูดซับรังสียูวีไม่ควรยึดตามความยาวคลื่นการดูดกลืนรังสียูวีเพียงอย่างเดียว ความเข้ากันได้ของโพลีเมอร์ ความคงตัวทางความร้อน การระเหย สี ความเข้มข้น อุณหภูมิในการประมวลผล สภาวะสภาพอากาศ และข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ ล้วนต้องได้รับการพิจารณา
ตัวอย่างเช่น, ยูวี-326เป็นตัวดูดซับรังสียูวีประเภทเบนโซไตรอาโซล-ที่สามารถพิจารณาสำหรับพลาสติก สารเคลือบ และระบบโพลีเมอร์ที่เลือกได้ สินค้าอื่นๆ เช่นยูวี-328, ยูวี-329 และยูวี-234มีโครงสร้างโมเลกุลและลักษณะการทำงานที่แตกต่างกัน ทางเลือกที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านการกำหนดสูตรและการใช้งานเฉพาะ
สำหรับวัสดุประสิทธิภาพสูง-การรวมกันของสารดูดซับรังสียูวี HALS และสารต้านอนุมูลอิสระอาจให้การป้องกันที่ครอบคลุมต่อการเสื่อมสภาพของภาพถ่าย-มากกว่าสารทำให้คงตัวตัวเดียว ผู้กำหนดสูตรจึงควรประเมินผลทั้งหมดระบบรักษาเสถียรภาพของโพลีเมอร์แทนที่จะเลือกสารเติมแต่งแต่ละตัวแยกกัน
เนื่องจากความต้องการพลาสติก สารเคลือบ เส้นใย และวัสดุภายนอกอาคารที่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตัวดูดซับรังสียูวียังคงเป็นเครื่องมือสำคัญในการปรับปรุงความต้านทานต่อการย่อยสลายที่เกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลต- สารเคมีตระกูลต่างๆ ได้แก่เบนโซฟีโนน, เบนโซไตรอาโซล, ซาลิไซเลต และตัวดูดซับรังสียูวีไตรอะซีนมีลักษณะการดูดซับและโปรไฟล์ประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน
ขณะเดียวกันก็ทันสมัยความคงตัวของรังสียูวีกำลังเคลื่อนไปสู่ระบบบูรณาการที่รวมเอาตัวดูดซับรังสียูวีเข้าด้วยกันมากขึ้นเรื่อยๆHALS สารต้านอนุมูลอิสระ และสารคัดกรองแสง-. ด้วยการเลือกเทคโนโลยีรักษาเสถียรภาพที่เหมาะสมตามโพลีเมอร์ สภาวะการประมวลผล และ-สภาพแวดล้อมการใช้งานขั้นสุดท้าย ผู้ผลิตสามารถปรับปรุงการคงสี ทนต่อสภาพอากาศ และ-ความทนทานในระยะยาวของผลิตภัณฑ์ของตนได้
