اصول و کاربردهای جاذب UV

اشعه ماوراء بنفش (UV) یکی از دلایل اصلی پیری و تخریب عکس در پلیمرها، منسوجات، پوشش‌ها، پلاستیک‌ها و سایر مواد آلی است. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض اشعه ماوراء بنفش می تواند باعث تغییر رنگ، از دست دادن استحکام مکانیکی، ترک خوردگی، خرابی سطح و کاهش عمر مفید شود.جاذب های UVبنابراین به طور گسترده ای به عنوان یک جزء مهم استفاده می شودسیستم های تثبیت نور.

جاذب های UVبه طور انتخابی پرتوهای فرابنفش با{0} انرژی بالا، به ویژه در محدوده طول موج خاص را جذب می کند و انرژی جذب شده را به شکلی کمتر مضر، عمدتاً از طریق آرامش مولکولی و اتلاف گرما، تبدیل می کند. با کاهش مقدار انرژی UV که به ماتریس پلیمری می رسد، به حداقل رساندن تخریب فتوفیزیکی و فتوشیمیایی ناشی از UV کمک می کنند.

一,اصول جذب کننده های UV

انواع مختلف ازجاذب های UVاستفاده از ساختارها و مکانیسم های مولکولی مختلف برای محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش. رایج ترین خانواده های شیمیایی عبارتند ازجاذب های UV بنزوفنون، جاذب های UV بنزوتریازول، جاذب های UV سالیسیلات و جاذب های UV تریازین. سایر فن آوری های تثبیت کننده نور، مانندHALS (تثبیت کننده های نور آمین با مانع)و عوامل غربالگری نور نیز می توانند در سیستم های تثبیت کننده گنجانده شوند.

1. جاذب UV بنزوفنون

جاذب های بنزوفنون UVیکی از اولین و پرمصرف ترین کلاس های تثبیت کننده های UV آلی هستند. ساختار مولکولی آنها به طور کلی شامل گروه های کربونیل و هیدروکسیل است که قادر به تشکیل پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی هستند.

هنگامی که مولکول تابش UV را جذب می کند، انرژی جذب شده از طریق تحریک مولکولی و فرآیندهای آرام سازی متعاقب آن تلف می شود. پیوند هیدروژنی درون مولکولی نقش مهمی در این مکانیسم انتقال{1} انرژی دارد. طراحی مولکولی مناسب می تواند جاذب را قادر سازد تا به طور موثر از پلیمرها محافظت کند و در عین حال جذب در ناحیه نور مرئی را به حداقل برساند.

الگوی جایگزینی مولکول بنزوفنون نیز بر آن تأثیر می گذاردمحدوده جذب اشعه ماوراء بنفش، پایداری نور، سازگاری پلیمر و ویژگی های رنگ. این عوامل تعیین کننده مناسب بودن آن برای پلاستیک ها، پوشش ها، منسوجات و سایر کاربردها هستند.

2. جاذب UV سالیسیلات

جاذب UV سالیسیلاتیکی از اولین تثبیت کننده های آلی UV بودند که به صورت تجاری استفاده می شدند. جذب UV آنها در مقایسه با سیستم های پیشرفته تر بنزوتریازول و تریازین نسبتاً محدود است.

برخی از ترکیبات سالیسیلات در طول قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش دچار تغییرات ساختاری می شوند که می تواند ویژگی های جذب آنها را تغییر دهد. به دلیل محدوده جذب نسبتاً باریک و محدودیت‌های عملکردی، استفاده از آنها به عنوان نسل‌های جدیدتر تخصصی‌تر شده است.تثبیت کننده های UVتوسعه یافته اند.

3. جاذب UV بنزوتریازول

جاذب های بنزوتریازول UVدسته مهمی از-تثبیت کننده های UV آلی با کارایی بالا هستند. آنها عموماً جذب گسترده ای را در مناطق UV-A و UV-B ارائه می دهند، معمولاً طول موج های تقریباً 300-400 نانومتر را پوشش می دهند، در حالی که جذب نسبتاً کمی را در محدوده مرئی نشان می دهند. این ترکیب به ویژه مفید است زیرا به مواد اجازه می دهد تا دریافت کنند.محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفشبدون تأثیر قابل توجهی بر رنگ و ظاهر اصلی آنها.

محصولاتی مانندUV-326، UV-328، UV-329، و UV-234به خانواده بنزوتریازول تعلق دارند و به طور گسترده در تثبیت پلیمرها، پوشش‌ها، پلاستیک‌ها و کاربردهای دیگر مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. مناسب بودن واقعی آنها به نوع پلیمر، شرایط پردازش، الزامات نظارتی و طول عمر مورد نیاز بستگی دارد.

4. سایر فن آوری های تثبیت UV

علاوه بر بنزوفنون ها و بنزوتریازول ها،جاذب های UV تریازیندر کاربردهای پلیمری و پوششی با کارایی بالا به طور فزاینده ای اهمیت دارند. ساختار مولکولی آنها جذب قوی UV را، به ویژه در ناحیه تقریباً 300-400 نانومتر، امکان پذیر می کند و می تواند محافظت موثری را در شرایط سخت قرار گرفتن در فضای باز فراهم کند.

جاذب های UVتنها مواد مورد استفاده برای تثبیت نور نیستند. رنگدانه‌ها و پرکننده‌های غربالگری سبک-از جملهکربن سیاه، دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی، می تواند پلیمرها را با جذب، پراکندگی یا انعکاس اشعه ماوراء بنفش قبل از نفوذ عمیق به مواد محافظت کند.

مقوله مهم دیگر این استتثبیت کننده های نور آمین مانع (HALS). بر خلاف معمولیجاذب های UVHALS عمدتاً با مهار واکنش‌های رادیکال آزاد-درگیر در تخریب اکسیداتیو عکس{1} عمل می‌کند. برای کاربردهای سخت، جاذب های UV و HALS اغلب با هم استفاده می شوند زیرا مکانیسم های حفاظتی مکمل را ارائه می دهند.

2، کاربردهای جاذب UV در منسوجات

تقاضا برایمنسوجات محافظ UV{0}}با توجه به نگرانی مصرف کنندگان و تولیدکنندگان در مورد محافظت در برابر قرار گرفتن در معرض طولانی مدت اشعه ماوراء بنفش، افزایش یافته است. پارچه‌های محافظ UV{1}}در لباس‌های ورزشی، لباس‌های فضای باز، کلاه‌ها، چترها، پرده‌ها، چادرها و سایر محصولات طراحی‌شده برای محیط‌های باز استفاده می‌شوند.

یک رویکرد ترکیب کردن استجاذب های UVیا اشعه ماوراء بنفش{0}}مواد را مستقیماً در الیاف پلیمری در طول فرآیند ریسندگی غربال می کند. موادی مانند دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی را می توان در سیستم های فیبر مناسب برای بهبود عملکرد مسدود کننده اشعه ماوراء بنفش گنجاند. از آنجایی که جزء محافظ UV{3}}در خود فیبر گنجانده شده است، این روش می‌تواند دوام بهتری نسبت به برخی از درمان‌های سطحی معمولی داشته باشد.

رویکرد دیگر این استپس از استفاده{0}}درمان جاذب های UV. بسته به ساختار شیمیایی جاذب اشعه ماوراء بنفش و نوع الیاف نساجی، می‌توان در طی فرآیندهای رنگ‌آمیزی، لایه‌بندی، تکمیل، چاپ یا نرم‌کردن، عوامل محافظ UV{1}} را معرفی کرد. تعامل بین جاذب UV و گروه های عملکردی در الیافی مانند سلولز، پلی آمید، پشم و ابریشم می تواند بر تثبیت و دوام آن تأثیر بگذارد.

فناوری میکرو کپسولاسیونروش دیگری برای اعمال جاذب های UV به منسوجات ارائه می دهد. در این روش، جاذب اشعه ماوراء بنفش در داخل کپسول های میکروسکوپی محصور شده و سپس با استفاده از چسب های مناسب بر روی پارچه ثابت می شود. ریزپوشانی می‌تواند توزیع ماده فعال را بهبود بخشد و بسته به ساختار کپسول، سیستم بایندر و فرآیند تکمیل، محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش بادوام‌تری را ارائه می‌کند.

تکنولوژی پوشش نیز برای انتخاب شده استفاده می شودمحصولات نساجی محافظ UV{0}}. جاذب های فرابنفش را می توان در فرمول پوشش قرار داد و روی موادی مانند چادر، پارچه های فضای باز، پوشش های محافظ و کلاه اعمال کرد. پس از پوشش، خشک شدن و پخت، لایه به دست آمده یک مانع اضافی در برابر اشعه UV ایجاد می کند. با این حال، دوام طولانی مدت، مقاومت در برابر آب و هوا، انعطاف پذیری و ثبات شستشوی پوشش باید در طول فرمولاسیون در نظر گرفته شود.

3، انتخاب جاذب UV مناسب

انتخاب مناسبجاذب UVنباید صرفاً بر اساس طول موج جذب UV آن باشد. سازگاری پلیمر، پایداری حرارتی، فراریت، رنگ، غلظت، دمای پردازش، شرایط جوی و الزامات نظارتی باید در نظر گرفته شود.

به عنوان مثال، UV-326یک جاذب بنزوتریازول{0}}نوع UV است که می‌تواند برای پلاستیک‌ها، پوشش‌ها و سیستم‌های پلیمری انتخاب شده در نظر گرفته شود. محصولات دیگر مانندUV-328، UV-329 و UV-234ساختار مولکولی و ویژگی های عملکردی متفاوتی دارند. بهترین انتخاب به فرمول خاص و الزامات کاربردی بستگی دارد.

برای مواد با کارایی بالا-، ترکیبی ازجاذب UV، HALS و آنتی اکسیدانممکن است از یک تثبیت کننده منفرد محافظت جامع تری در برابر تخریب{0} اکسیداتیو عکس ارائه کند. بنابراین فرمولاتورها باید کل را ارزیابی کنندسیستم تثبیت پلیمریبه جای انتخاب یک افزودنی فردی به صورت مجزا.

از آنجایی که تقاضا برای پلاستیک‌ها، پوشش‌ها، الیاف و مواد خارجی با ماندگاری بیشتر- همچنان رو به افزایش است،جاذب های UVابزار مهمی برای بهبود مقاومت در برابر تخریب ناشی از اشعه ماوراء بنفش-است. خانواده های شیمیایی مختلف از جملهجاذب های بنزوفنون، بنزوتریازول، سالیسیلات و تریازین UV، ویژگی های مختلف جذب و پروفایل های عملکرد را ارائه می دهد.

در عین حال مدرنتثبیت UVبه طور فزاینده ای به سمت سیستم های یکپارچه ای حرکت می کند که جاذب های UV را با ترکیب می کنندHALS، آنتی اکسیدان ها، و{0}}عوامل غربالگری نور. با انتخاب فناوری تثبیت مناسب با توجه به پلیمر، شرایط پردازش و محیط استفاده نهایی، تولیدکنندگان می‌توانند حفظ رنگ، مقاومت در برابر آب و هوا و دوام طولانی‌مدت محصولات خود را بهبود بخشند.