Фотостабилизация полимеров

Мы видели, что полимеры можно разделить на те, которые обладают собственными хромофорами для солнечного УФ-света, и остальные, не попадающие в данную категорию. В зависимости от природы хромофора, температуры и присутствия кислорода поглощение света может вызывать молекулярные перестройки с разрывом цепи или без таковой, или могут инициировать свободнора-дикальное окисление цепи.

Если хромофор входит в структуру повторяющейся единицы, а фотореакция имеет молекулярный характер, эффективная стабилизация становится реальной проблемой, поскольку любому химикату-добавке очень трудно конкурировать с полимером в поглощении света [50]. Таким образом, многие ароматические полимеры могут быть стабилизированы для долговременного использования вне помещения простым уменьшением количества поглощенного УФ-света самими полимерами. Напротив, фотоокисление во многом имеет химическое сходство с термическим окислением и может быть подавлено аналогичными антиоксидантами.

Без разработки эффективных фотостабилизаторов многие из простых углеводородных полимеров могут оказаться непригодными для использования в естественных условиях, поэтому существует большое количество литературы по технологии и исследованию фотостабилизации полимеров.

Поглотители УФ-света

Множество исследований проводилось в целях получения материалов, которые могли бы защитить полимеры посредством поглощения УФ-света. Вне конкуренции по эффективности находится технический углерод (сажа) — сильный поглотитель УФ-света, обладающий дополнительной противоокислительной активностью благодаря наличию фенольных и хиноидных групп. Технический углерод широко используется в резиновых смесях и пластмассах, но его цвет ограничивает область применения. Среди других светоэкранирующих агентов назовем титан, который менее эффективен, но он белого цвета. Смеси из титана и сажи широко используются в ПВХ, работающего вне помещения, например, на строительстве, и они придают полимеру серый цвет.

Разработаны также различные бесцветные поглотители УФ. Многие из них основаны на гидроксибензофеноне или бензотриазольных структурах.

Эти молекулы сильно поглощают в области 300 им и переходят из основного синглетного состояния в возбужденное триплетное. Структуры построены таким образом, что триплетное состояние дезактивируется внутренним переносом водорода и не может инициировать фотохимические реакции. Они являются эффективными стабилизаторами, но их эффективность, в конечном счете, пропадает из-за собственной чувствительности к окислению. Поглотители УФ-света типа бензофенона и бензотриазола широко применяются в полиолефинах. Карлсон и Уайльс [24] показали, что эти молекулы действуют частично как поглотители УФ, частично как стойкие к УФ антиоксиданты.

В последнее время в качестве поглотителей УФ-света используется группа триазинов:

Они работают так же, как бензофеноны и бснзотриазолы, но, как оказалось [53], они более устойчивы к деструкции и потому способны стабилизировать полимер на длительное время.