光穩(wěn)定劑作用機(jī)理

空氣中的氧氣和陽光中的紫外光導(dǎo)致塑料材料發(fā)生熱氧化和光氧化反應(yīng)，使塑料制品的外觀和物理力學(xué)性能變差，提前失去原有功能和使用價(jià)值。主要的原因是，光引起的自由基反應(yīng)，化學(xué)鍵變化，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，自催化等過程，從而使分子鏈斷裂、交聯(lián)等，特別是在不定型態(tài)區(qū)域，以斷鏈等形式，老化降解，這種效果一旦啟動(dòng)，如不制止，將以幾何倍數(shù)加速，表面最為明顯，但也會(huì)逐漸涉及到內(nèi)部。從而使制品，不能再使用。影響塑料光老化的因素主要有：氧氣、污染物、熱、紫外光、可見光、濕度和水等。因此，為了有效低抑制或降低塑料大分子的熱氧化、光氧化反應(yīng)速度，顯著提高塑料材料的耐熱、耐光性能，延緩塑料材料的降解、老化過程，延長塑料制品的使用壽命，要在其中加工抗氧劑、光穩(wěn)定劑等助劑。
光穩(wěn)定劑主要有受組胺光穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑兩類產(chǎn)品。

受阻胺光穩(wěn)定劑（HALS）

　　受阻胺類的作用機(jī)理包括三種，捕獲自由基、分解過氧化物和猝滅單線態(tài)氧。它們本身不吸收任何大于260 nm的光線，也不能猝滅激發(fā)態(tài)分子，但在氧存在下，受阻胺能被氧化生成相應(yīng)的氮氧自由基，這種化合物相當(dāng)穩(wěn)定，它們能非常有效的捕獲聚合物光氧化降解產(chǎn)生的活性自由基，而且在穩(wěn)定過程中具有再生功能，這種再生功能是其有別于其他穩(wěn)定劑的最大特征。

作用機(jī)理

a）氧化所產(chǎn)生的自由基NO·捕獲高分子材料所產(chǎn)生的具有破壞性的活性基團(tuán)，例如：R·、RO·、ROO·等自由基；也使其變?yōu)橄鄬Ψ€(wěn)定的化合物，從而中斷反應(yīng)過程。

b）HALS還具有猝滅單線態(tài)氧的功能，使其從激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶓B(tài)，在光老化的鏈引發(fā)前干預(yù)光化反應(yīng)的進(jìn)行。
作用位置：全部范圍、不依賴厚度起效，特別是表面保護(hù)效果很好。
保護(hù)作用效果：對塑料制品的光澤、粉化、顏色及力學(xué)性能有很好的保護(hù)作用，并且在＜100℃）條件下,提升長期熱穩(wěn)定性。
影響HALS效果的主要因素:分子量 / 遷移速率、樹脂體系的相容性、捕獲自由基的效率與樹脂中被氧化區(qū)域的親和力。

紫外線吸收劑

　　這類光穩(wěn)定劑利用自身的分子結(jié)構(gòu)，將光能轉(zhuǎn)化為熱能，避免塑料材料發(fā)生光氧化反應(yīng)而起到光穩(wěn)定作用。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)可以分為：二苯甲酮類和苯并三唑類有機(jī)物等。

保護(hù)作用效果

優(yōu)點(diǎn)：一般來說，對顏色保護(hù)較好，可對顏料提供一定的保護(hù)。對于后制品的力學(xué)性能保護(hù)較好；

缺點(diǎn)：對樹脂表面保護(hù)不足、對光澤度保護(hù)貢獻(xiàn)有限、對薄制品的保護(hù)有限。

光穩(wěn)定劑選擇原則

1.相容性

　　塑料與光穩(wěn)定劑的分子具有不同程度的極性，兩者相容劑較差，通常在高溫下使兩者融合，因此為了使光穩(wěn)定劑發(fā)揮作用，選用光穩(wěn)定劑的熔點(diǎn)或熔程上限，不應(yīng)低于塑料聚合物的加工溫度。

2.遷移性

　　尤其是表面積和體積比數(shù)值較小的制品，氧化主要發(fā)生在制品表面，這就需要光穩(wěn)定劑連續(xù)不斷地從塑料制品內(nèi)部遷移到制品表面而發(fā)揮作用。如果向制品表面遷移速度過快，遷移量過大，光穩(wěn)定劑就會(huì)揮發(fā)，從而造成損失。因此，在選擇的時(shí)候，可以選擇分子量相對較大，熔點(diǎn)適當(dāng)較高的品種。

3.穩(wěn)定性

　　助劑在材料中應(yīng)能保持穩(wěn)定，在使用環(huán)境下及高溫加工過程中揮發(fā)損失，不變色或不顯色，不分解，不與其他助劑發(fā)生不利的化學(xué)反應(yīng)等。

4.加工性

　　塑料制品加工中時(shí)，加入光穩(wěn)定劑對樹脂熔融黏度和螺桿轉(zhuǎn)矩都有可能發(fā)生改變。如果其與樹脂熔融范圍相差較大，會(huì)使光穩(wěn)定劑偏流或抱螺桿現(xiàn)象。因此，光穩(wěn)定劑的熔點(diǎn)低于加工溫度100℃以上時(shí)，應(yīng)先將光穩(wěn)定劑造成一定濃度的母粒，再與樹脂混合加工制品，避免因偏流造成制品中光穩(wěn)定劑分布不均及加工產(chǎn)量下降。

5.環(huán)境與衛(wèi)生

　　光穩(wěn)定劑應(yīng)該無毒或低毒，無粉塵或低粉塵，在制品加工制造過程和使用中對人體無有害作用等。

二、抗氧劑作用機(jī)理

　　抗氧劑是一類化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)其在聚合物體系中僅少量存在時(shí)，就可延緩或抑制聚合物氧化過程的進(jìn)行，從而阻止聚合物的老化并延長其使用壽命，又被稱為“防老劑”。對工程塑料加工來說，抗氧劑可以防止某些聚合物(如ABS等)加工過程中的熱氧化降解，使其成型加工能順利進(jìn)行?？寡鮿┑奶砑恿俊阒挥?.1-0.5份。

　　理想抗氧劑應(yīng)具備以下條件：①應(yīng)具有高的抗氧化能力：②與樹脂的相容性好，不析出；③加工性能良好．在高聚物的加工溫度下不揮發(fā)、不分解；④耐抽出性好，不溶于水和油中；⑤本身顏色最好為無色或淺色．以不污染制品；⑥無毒或低毒；⑦價(jià)格低廉。
事實(shí)上，任何一種抗氧劑都不能完全滿足這些條件，因此，實(shí)際使用中常根據(jù)工程塑料的種類、用途和加工方法，利用各種助劑之長，配合使用，以生產(chǎn)協(xié)同效應(yīng)。隨著工程塑料工業(yè)的發(fā)展，抗氧劑的使用日益廣泛，需求量不斷增加，目前，廣泛應(yīng)用抗氧劑的工程塑料有聚酰胺，聚甲醛、ABS、PC、PU、PET、PP、PE、PS、PVC、PMMA、TPE等．

　　根據(jù)高分子的熱氧化機(jī)理，在熱氧化過程中產(chǎn)生的不穩(wěn)定自由基和氫過氧化物是引起材料性能劣化的主要因素，抗氧劑的作用機(jī)理正是用來終止活性自由基和分解氫過氧化物的．具有抑制自由差連鎖反應(yīng)作用的自由基抑制劑稱為主抗氧劑，它包含胺類和酚類兩大系列，用于工程塑料的主要是酚類抗氧劑．具有分解氫過氧化構(gòu)作用的氫過氧化物分解劑稱為輔助抗氧劑，主要包括硫代酯和亞磷酸酯兩大類，通常與主抗氧劑并用．

(1)主抗氧劑的作用機(jī)理
酚類、胺類抗氧劑中含有的·OH和·NH能與自動(dòng)催化氧化反應(yīng)中形成的自由基作用，最終使自由基消失，使氧化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)終止：

RH’+ROO·一ROOH+R’ ·
(R一—樹脂分子鏈主體；R’——抗氧劑結(jié)構(gòu)主體)   R’H+R·一RH+R’ ·   R’ ·+ROO·一ROOR’   R’ ·+R’ ·一R’R’

(2)輔助抗氧劑的作用機(jī)理
亞磷酸酯類抗氧劑能夠?qū)⒀趸磻?yīng)過程中形成的氫氧化物分解為不活潑產(chǎn)物，使其失去活性：

(R’O)3P+ROOH→ROH+(R’O)3P＝O

　　抗氧劑種類繁多，作用機(jī)理各異，通過復(fù)配使用，能最大限度地發(fā)揮各抗氧劑的優(yōu)勢而將其劣勢減小到最低程度，這是今后抗氧劑發(fā)展的大趨勢。近年來我國聚烯烴工業(yè)迅速發(fā)展，必將提高對抗氧劑使用性能的要求，而在聚烯烴添加劑中居重要地位的受阻酚類抗氧劑將趨向于多用途化、復(fù)合化、環(huán)保型化。因此，必須認(rèn)識(shí)和了解抗氧劑之間的相互作用，重視抗氧劑之間的協(xié)同效應(yīng)。只有利用好抗氧劑之間的協(xié)同效應(yīng)，才能做到事半功倍，并會(huì)獲得性能優(yōu)良的復(fù)合型抗氧劑。

三、吸收式抗藍(lán)光材料標(biāo)準(zhǔn)

　　吸收式抗藍(lán)光材料的護(hù)眼效果是非常卓越的，GB/T 20145國家標(biāo)準(zhǔn)清楚的定義了藍(lán)光傷眼能量，購買時(shí)要確認(rèn)在440nm~460nm區(qū)間的吸收率；規(guī)格最重要，規(guī)格對了方可達(dá)最大的護(hù)眼效果。
　　在白天環(huán)境光2000流明(相當(dāng)于上午十點(diǎn)，晴朗天氣在靠窗的室內(nèi))情境下，采用反射式抗藍(lán)光材料和吸收式抗藍(lán)光材料，人眼接受到的藍(lán)光強(qiáng)度差值，反射式竟比吸收式多出近600流明，說明這種讓眼睛看到更多藍(lán)光的反射式材料不僅無效反而更傷眼，也說明了吸收式抗藍(lán)光材料的護(hù)眼效果確實(shí)非常卓越。

　　那藍(lán)光傷眼的國家標(biāo)準(zhǔn)是什么呢？其實(shí)光對人眼的傷害程度，國家標(biāo)準(zhǔn)在2006年就制定了標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20145，這標(biāo)準(zhǔn)在定義光對生物的安全性問題，包括紫外線，紅外線和藍(lán)光對人體皮膚和眼睛的傷害量化數(shù)據(jù)；在這份標(biāo)準(zhǔn)里面，它有提到了如何去評價(jià)一個(gè)寬波段的光源對視網(wǎng)膜危害的光譜加權(quán)函數(shù)，從這個(gè)加權(quán)函數(shù)里面我們可以看到小于380nm以下的光對眼睛的傷害是小于0.01; 而大于500nm的光對眼睛的傷害也是小于0.1。說明所有光譜里面會(huì)對眼睛造成傷害的其實(shí)就是在380nm~500nm之間，其中區(qū)域最明顯的就是從420nm以上，420、430、440、450、460、470，峰值在440nm，我們把這個(gè)加權(quán)函數(shù)稱為“藍(lán)光危害加權(quán)函數(shù)B(入）”。
　　把藍(lán)光危害加權(quán)函數(shù)和顯示屏的光譜強(qiáng)度疊加在一起，乘積就是視網(wǎng)膜藍(lán)光危害曝幅限值曲線或稱藍(lán)光傷眼能量曲線，得到440nm~460nm對人眼的傷害最大，因此業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)就是(入max）在440nm~460nm的藍(lán)光吸收率。