Het additionele beschermingseffect van de combinatie van verschillende lichtstabilisatoren

Snel antwoord: Voor de selectie van UV-monomeren en -harsen is de belangrijkste commerciële vraag niet "welk materiaal is over het algemeen het beste", maar "welk product levert de juiste balans tussen vloei, uitharding, hechting en duurzaamheid in de werkelijke toepassing".

De belangrijkste productcategorieën van lichtstabilisatoren die gebruikt worden voor organische polymeren zijn UV-absorbers, gehinderde amine lichtstabilisatoren, excited state bursting agents, hydroperoxide decomposers, enz. Deze verschillende soorten lichtstabilisatoren hebben een verschillend effect op het verbeteren van de lichtstabilisatie van polymeercoatings. In de feitelijke formulering van de lichtstabilisatie van coatings gebruiken technici vaak een combinatie van twee of meer verschillende mechanismen van lichtstabilisatoren om een effectiever en duurzamer lichtstabilisatie-effect op de coating te verkrijgen, dat een additief effect heeft van 1 + 1 > 2. Een meer klassieke combinatie is het gebruik van twee of meer verschillende lichtstabilisatoren. Een meer klassieke combinatie is het gebruik van een UV-absorber met een gehinderde amine lichtstabilisator (HALS). De eerstgenoemde beschermt de coating tegen foto-oxidatie bij de bron door het schadelijke UV-licht uit zonlicht te filteren, maar het is moeilijk om te voorkomen dat het tijdens zijn eigen cyclische werking wordt omgezet, met onomkeerbare veranderingen zoals vervaging en fotolyse, en de effectieve concentratie neemt geleidelijk af en verliest langzaam zijn fotostabiliserende werking. HALS onderbreekt het foto-oxidatieproces door vrije radicalen en peroxiden uit de coating te verwijderen om de glans van de coating te behouden en vergeling en verbrossing tegen te gaan. De stikstof-zuurstof radicalen die door HALS worden gegenereerd zijn echter in principe gekleurd en kunnen UV-licht absorberen, wat de kans op fotolytische depletie met zich meebrengt. De combinatie van UV Absorber en HALS kan een complementaire rol spelen om elkaar te beschermen, aangezien UV Absorber schadelijke UV-stralen wegfiltert en stikstof-zuurstofradicalen beschermt tegen fotolytische depletie, terwijl HALS vrije radicalen en hydroperoxiden wegvangt om UVA te beschermen tegen fotolytische depletie. UV Absorber wordt beschermd tegen vrije radicalen en peroxiden. Door elkaar aan te vullen kunnen UV Absorber en HALS een voldoende hoge concentratie handhaven tijdens de fotoveroudering van de coating gedurende lange tijd om het fotostabiliserende effect te versterken.

De grafiek links toont de verandering in de concentratie stikstofoxide-radicalen in de film van een acrylaatcopolymeercoating die styreeneenheden bevat tijdens het fotoverouderingsproces. In het systeem dat alleen HALS bevat, vervallen de stikstof-zuurstofradicalen snel naar lagere niveaus nadat ze gedurende korte tijd hogere concentraties hebben ervaren; terwijl in het gecombineerde systeem met benzotriazole UV-absorber de stikstof-zuurstofradicalen binnen de film gedurende langere tijd op hogere concentraties kunnen worden gehandhaafd.

UV Absorber alleen, het effect van fotostabilisatie van de coating is vaak niet ideaal, want het is gebaseerd op de kenmerken van lichtabsorptie om de werkzaamheid van de beslissing te spelen. In combinatie met HALS, dat een hoger lichtstabilisatie-effect heeft, is het gemakkelijker om een aanzienlijke verbetering van het lichtstabilisatie-effect te verkrijgen.

Zoals de bovenstaande figuur laat zien, is het effect van UV-absorber in combinatie met HALS op de lichtstabiliteit van alifatische polyurethaan coatings. In het systeem met alleen benzotriazool UVA (Tinuvin234) was de snelheid van urethaanbindingverlies slechts iets lager dan die van het blanco monster naarmate de verouderingstijd toenam; wanneer alleen HALS werd gebruikt, was het lichtstabilisatie-effect sterk verbeterd; wanneer HALS werd gecombineerd met een gelijke hoeveelheid UV-absorber, werd het lichtstabilisatie-effect verder verbeterd.

A practical sourcing and formulation view of UV monomers and oligomers

De meest succesvolle UV-formuleringen worden opgebouwd door eerst de basis te kiezen en vervolgens het pakket reactieve monomeren af te stemmen op het substraat, de uithardingsmethode en de eindgebruiksbelasting. Dat levert meestal een stabieler resultaat op dan alleen te kiezen op basis van viscositeit of prijs.

• Begin bij het uiteindelijke eigenschapsdoel: hardheid, flexibiliteit, hechting en krimp wijzen zelden op precies hetzelfde pakket grondstoffen.
• Filter het reactieve pakket als geheel: oligomeer, monomeer en fotointitiator selecties interageren sterk in UV-systemen.
• Gebruik viscositeit als een hulpmiddel, niet als de enige beslissingsregel: Het materiaal dat het makkelijkst te verwerken is, presteert niet altijd het best na uitharding.
• Controleer het echte substraat: plasticus, metaal, label folie, gelsystemen en coatings kunnen heel verschillende polariteit en cure-dichtheidbalansen bieden.

Aanbevolen productreferenties

• CHLUMILS UV-123: Een sterke HALS-referentie voor weersbestendigheidsgerichte schermen in coatings en polymeren.
• CHLUMILS UV-5151: Een praktische stabilisator-pakketreferentie wanneer bredere bescherming tegen veroudering door licht nodig is.
• CHLUMILS UV-770: Een bekende HALS-benchmark wanneer weerbestendigheid en behoud van uiterlijk worden beoordeeld.
• CHLUMIUV BP-1: A useful UV-absorber reference when absorption-based light protection is being screened.

Veelgestelde Vragen voor kopers en formuleringsdeskundigen

Kan één UV-monomeer of hars elk formulatieprobleem oplossen?
Meestal niet. Commercieel sterke formules zijn afhankelijk van hoe verschillende componenten samenwerken om uitharding, hechting, vloei en duurzaamheid in balans te brengen.

Waarom moeten monomeren samen met oligomeren worden gescreend?
Omdat monomeren de viscositeit, uithardingssnelheid, krimp en substratengedrag dusdanig kunnen veranderen dat de uiteindelijke rangschikking van dezelfde ruggengraathars wordt beïnvloed.