阳光可能会降解塑料

许多塑料在阳光下会降解不添加阻光剂、稳定剂或紫外线吸收剂。材料可能褪色、开裂或完全解体。虽然在阳光下,聚合物在材料表面的紫外线降解深度通常只有0.05,但一些塑料的高度脆性可能会导致组件完全失效。

紫外线降解的迹象

*外层脆性(丧失拉伸伸长率)
*分子量降低
*机械性能损失
*化学性质的变化
*变色,变黄
*褪色的颜色
*失去清晰
*裂缝的形成
*白垩外观


紫外线损坏的折叠椅

三种紫外线辐射

电磁波谱由七个部分组成。按照能量从高到低的顺序,这些部分被称为伽马射线、x射线、紫外线辐射、可见光、红外辐射和无线电波。

紫外线辐射由三种类型组成:UVA, UVB和UBC。UVA会让你的皮肤变黑,而UVB会让你的皮肤晒伤。UVC是一种杀死微生物的杀菌剂。地球的臭氧层有效地阻挡了UVC光。对聚合物的紫外线降解作用最大的是UVB。

紫外线如何降解塑料

塑料是由聚合物链组成的。所以当UV能量被许多塑料吸收时,它会激发材料中的光子,然后产生自由基。如果有氧存在,自由基会形成过氧化氢氧,从而破坏聚合物链(链断裂)。这个过程被称为photo-oxidation.此外,湿度、杂质、化学品、机械负荷、空气、温度或环境污染物的存在会加速这一过程。

在紫外线下可降解的塑料

添加剂已被开发出能够更好地承受光氧化作用。其中包括炭黑、金红石氧化钛、二苯甲酮、羟基苯并三唑、受阻胺稳定剂(HALS)、氧苯胺、羟基苯并甲酮、苯并三唑、羟基苯并三嗪、镍淬火剂等。每一种塑料都可以使用其中一种或多种来获得聚合物和应用的最佳抗紫外线性能。因此,尽管下面所示的抗紫外线添加剂是经常使用的,但它们并不是所有应用中唯一使用的。

尼龙6/6

尼龙6/6是最通用的工程热塑性材料之一。由于尼龙6/6具有优异的强度、延展性和耐热性,它是金属替代应用的优秀候选材料。然而,尼龙确实需要抗紫外线添加剂。一个很好的选择是由酚类抗氧化剂、亚磷酸酯和受阻胺光稳定剂(HALS)组成的三部分组合。UV光稳定效果最好的方法是在HALS的顶部加一个UV吸收器。

ABS(聚甲醛或POM)

ABS是一种工程塑料,通常用于齿轮、链条、螺丝、夹子、燃油泵、行李、割草机盖等。当该材料在户外使用时,必须使用紫外线稳定剂。此外,当它暴露在雨中,荧光灯(如浴室)和空气中。紫外线防护对汽车部件和商用机器部件都是必要的。紫外线暴露会导致失去光泽,甚至形成裂缝。对于紫外线防护,通常使用紫外线吸收剂苯并三唑和HALS的组合。

高密度聚乙烯

高密度聚乙烯通常用于垃圾袋、食品杂货袋、电线电缆绝缘、农业覆盖物、瓶子和家庭用品。它也用于果汁容器,牛奶容器,托盘,板条箱和食品包装产品。炭黑常被用来使HDPE耐紫外线。建议比例在1-3之间。

聚碳酸酯

当聚碳酸酯用于外部应用时,它会趋于黄色。此外,它会它会失去机械性能,包括冲击强度。所以紫外线稳定剂是必须的。应使用羟基苯基苯并三唑的紫外线吸收剂。注意,不推荐使用受阻胺光稳定剂(HALS)。碱性胺类化合物加速了物质的水解。

聚丙烯

紫外辐射对聚丙烯性能的影响很大。当暴露在强烈的、直接的阳光下6个月时,它会导致性能强度的严重损失,除非使用紫外线抑制剂或高负荷的炭黑颜料。即使加上这些,在严酷的阳光条件下的预期寿命也是有限的。通常加入HALS和炭黑来减缓紫外线降解。

天然抗紫外线的塑料

然而,有些塑料在紫外线照射下不会自然变质。这些包括丙烯酸,Ultem以及氟聚合物,包括PTFE, FEP, PFA和PVDF。因此,这些产品不需要添加添加剂,在汽车的生产部件,甚至在长期暴露于潜在紫外线降解的航天器部件中都很有用。

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