בולם אולטרה סגול הוא תוסף חשוב מאוד במוצרי פלסטיק. זהו סוג של מייצב שפועל כמייצב קל. הוא מייצר בעיקר אפקט מייצב על ידי ספיגת והמרת החלק האולטרה סגול ההרסני של אור השמש. בולמי אולטרה סגול משמשים בעיקר במוצרי פלסטיק, כגון צלחות, כבלים, צינורות ומוצרים עבים אחרים. במקרים רבים מוסיפים לסרטי פלסטיק בולמי אולטרה סגול גם כדי לדכא או לעכב את ההשפעות השליליות של אור אולטרה סגול על עצמים או חומרים מוגנים. השפעה.
קרניים אולטרה סגולות והשפעותיהן המזיקות על פולימרים כגון פלסטיק
כולנו יודעים שהגלים האלקטרומגנטיים הנפלטים מהשמש רחבים מאוד, והקרינה שיכולה להגיע לקרקע כוללת בעיקר קרניים אולטרה סגולות, אור נראה וקרני אינפרא אדום. אנרגיית הקרינה עומדת ביחס הפוך לאורך הגל, ככל שאורך הגל קצר יותר, האנרגיה גדולה יותר. ביניהן, קרניים אולטרה סגולות בטווח אורכי גל של 290 ננומטר-400 ננומטר בעלות אורך הגל הקצר ביותר והאנרגיה הגבוהה ביותר, והן גם ההרסניות ביותר לפולימרים כגון פלסטיק. אנרגיית הקשר של פולימרים אורגניים היא בדרך כלל בטווח של 290~400kJ/mol, כך שקל להרוס קרניים אולטרה סגולות. לכן, קרניים אולטרה סגולות הן הגורם העיקרי המשפיע על הזדקנות הצילום של פלסטיק. עם זאת, יש לציין שלתרכובות פולימריות בעלות מבנים שונים יש רגישות שונה לרצועות אורך גל ארוכות וקצרות שונות של קרניים אולטרה סגולות.
הסיבה לכך שלחומרים פולימריים כגון פלסטיק יש תכונות מצוינות רבות היא בשל השרשרות המקרו-מולקולריות הארוכות שלהם. עם זאת, בשל אורך הגל הקצר והאנרגיה הגבוהה של קרניים אולטרה סגולות, תחת פעולתן של קרניים אולטרה סגולות (בעיקר בהשתתפות חמצן), חומרים פולימריים סופגים לאחר קרניים אולטרה סגולות, קל ליצור מצב נרגש אלקטרונית. מולקולות במצב נרגש זה עלולות לגרום לסדרה של תגובות פוטוכימיות, כלומר תגובות שרשרת של רדיקלים חופשיים, ובמקביל מתרחשת "הזדקנות פוטו חמצן" או "תגובת פוטו חמצון" עם חמצון. השרשראות המקרומולקולריות של הפולימר מנותקות או מצולבות במידה מסוימת, מה שמשפיע ישירות על ביצועי החומר הפולימרי, ולכן מופיעות סדרה של תופעות הזדקנות. כגון התכהות, שבירות, התקשות, סדקים פני השטח, ופגיעה בתכונות מכניות וחשמליות, כך שהוא מאבד בסופו של דבר את ערך השימוש שלו.
הרעיון והתפקוד של בולם UV
לחומרים פולימרים יש מבנים מולקולריים שונים, ועמידותם לאור אולטרה סגול שונה באופן טבעי, מה שאומר שלחומרים פולימרים שונים יש "יציבות פוטו" שונה. עבור חומרים פולימריים המכילים קשרים בלתי רוויים כגון קשרים כפולים כגון ABS ו-SBS, קל להם לספוג אור אולטרה סגול ועוברים תגובות פוטו חמצון, ולכן יציבות הפוטו שלהם אינה טובה. אבל עבור פולימר טהור המכיל רק קשרים כימיים רוויים, הוא אינו סופג או כמעט ולא סופג אור אולטרה סגול, ולכן הוא יציב לאור אולטרה סגול.
אבל המצב בפועל הוא שסוג זה של פולימר טהור עם קשרים רוויים אינו קיים, מכיוון שבתהליך הייצור התעשייתי של פולימרים, כגון פילמור, גרגירי שחול, הזרקה, אחסון וכו', מכניסים בהכרח שאריות זרז, כמה זיהומים כגון כיוון שעקבות הידרופרוקסידים רגישים לאור, ולאחר קליטת קרניים אולטרה סגולות, הם יפעילו את תגובת ההזדקנות של החומר.
בולמי UV הם כיום המעמד הנפוץ ביותר של מייצבי אור. הוא יכול לספוג אור אולטרה סגול חזק ובררני, ולשחרר או לצרוך את האנרגיה הנספגת כאנרגיית חום או קרינה לא מזיקה באנרגיה נמוכה בצורה של המרת אנרגיה, ובכך למנוע מהכרומופור בפלסטיק לספוג אנרגיה אולטרה סגולה.
סיווג בולמי UV
בולמי UV כוללים מגוון רחב של תרכובות. על פי המבנה הוא כולל בעיקר בנזופנונים, סליצילטים, בנזוטריאזולים, אקרילוניטרילים מוחלפים, טריאזינים וכו'. הנפוצים ביותר בתעשיית הפלסטיק הם בנזופנון ובנזוטריאזולים.
בולמי UV בנזופנון הם כיום הסוג הנפוץ ביותר של בולמי UV. הם סופגים כמעט את כל טווח ה-UV. המנגנון הפוטו-יציב הוא המימן ההידרוקסיל על טבעת הבנזן והקרבוניל הסמוך במולקולה. קשרי מימן תוך-מולקולריים נוצרים בין חמצן, ויוצרים טבעת קלציה, וכאשר אנרגיית האור האולטרה סגול נספגת, המולקולה עוברת רטט תרמי, קשר המימן נשבר, וטבעת הקלציה נפתחת, כך שהאור האולטרה סגול המזיק יכול להיות הופך לבלתי מזיק משתחררת אנרגיית חום מזיקה. בסופג האולטרה סגול דיפניל קטון חייבת להיות קבוצת אורתו הידרוקסיל, אחרת לא ניתן להשתמש בה כייצב אור לפולימרים. זנים מייצגים טיפוסיים של סוג זה של בולם אולטרה סגול כוללים UV-531, UV-9 וכן הלאה.
בולמי UV סליצילט הם הסוג המוקדם ביותר של בולמי UV. הוא יכול ליצור קשרי מימן במולקולה, היכולת שלו לספוג אור אולטרה סגול נמוכה מאוד, וטווח אורכי הגל של הספיגה צר ביותר (פחות מ-340 ננומטר). עם זאת, לאחר ספיגת כמות מסוימת של אנרגיה, מתרחש סידור מולקולרי מחדש. נוצר מבנה בנזופנון בעל יכולת חזקה לספוג אור אולטרה סגול, ובכך מייצר אפקט פוטו מייצב חזק.
מנגנון ייצוב האור של בולמי האולטרה סגול של בנזוטריאזול דומה לזה של בנזופנונים, ויש במולקולה גם טבעת קלאטית של קשרי מימן, שנוצרת על ידי חמצן הידרוקסיל וחנקן על קבוצת הטריאזול. כאשר אור אולטרה סגול נספג, קשר המימן נשבר או הופך לפוטאוטומר, מה שהופך אנרגיית אולטרה סגול מזיקה לאנרגיית חום בלתי מזיקה. זנים מייצגים טיפוסיים של סוג זה של בולם אולטרה סגול כוללים UV-P, UV-326, UV-327, UV-329 וכן הלאה.
