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光稳定剂在通用塑料（PE/PP/PVC/PS）的应用

（一）聚乙烯

各种不同品种牌号的聚乙烯对于紫外线辐射都是敏感的，只不过没有聚丙烯那么敏

感而已。为此，其户外应用的制品也都需要进行抗紫外光的稳定处理。所采用的光稳定

剂基本上与聚丙烯的一样。

常用光稳定剂及其缩写如下：

AO-Ⅲ：3-（3′，5′-二叔丁基-4′-羟基苯基）丙酸正十八烷基酯

AO-Ⅳ：2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚

Ni-Ⅱ：2，2′-硫代双（4-叔辛基苯酚基）正丁胺镍

UVA-Ⅱ：2-（2′-羟基 3′-叔丁基 5′-甲基苯基）-5-氯代苯并三唑

UVA-Ⅲ：2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮

UVA-Ⅳ：N，N′-（2-乙基 2′-乙氧基-5′-叔丁基苯基）草酰胺

HALS-Ⅰ：癸二酸 2，2，6，6-甲基 4-哌啶基双酯

HALS-Ⅱ：N-β-羟乙基-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶基琥珀酸酯聚合物

HALS-Ⅲ：｛6-［（1，1，3，3-四甲基丁基）亚氨基］1，3，5-三吖嗪｝［2-（2，2，6，6-四甲基

哌啶基）亚氨基六亚甲基 4-（2，2，6，6-四甲基哌啶基）亚胺］的聚合物

1.高密度聚乙烯

高密度聚乙烯主要用于吹塑模塑、注射模塑和挤出制品。不加颜料和白色颜料高密

度聚乙烯薄带的老化试验已在弗罗里达州做过户外曝露试验。从加速老化试验的结果可

以看到，受阻胺对于未加颜料的高密度聚乙烯薄带的稳定性能比紫外线吸收剂（UVA-

Ⅲ）要强得多，尽管 UVA-Ⅲ的用量比受阻胺的大很多。在受阻胺之间尤以高分子的受

阻胺（HALS-Ⅲ）作用效果最突出。白色试样也同样可以看到这一特点，而且稳定的水

平还要高些。

在弗罗里达州所进行的户外直接暴露试验，其结果证实了加速老化试验的数据

（不过其性能提高的幅度略小一些而已）。从而再次表明，高分子受阻胺 HALS-Ⅲ的性

能明显地优于其他光稳定剂。HALS-Ⅲ的用量为 0.05％时，其性能可达到用量为 0.05％

HALS-Ⅰ和用量为 0.10％的 HALS-Ⅱ的同样稳定效果。

紫外线吸收剂所吸收的光辐射量与其用量、消光系数和试样厚度之间的关系符合比

耳-朗伯定律。只要试样的厚度超过 50μm，那么紫外线吸收剂就能充分发挥其所期待的

良好作用。

2.低密度聚乙烯

低密度聚乙烯（LDPE）主要是用于生产薄膜制品，与高密度聚乙烯相比，作为模

塑制品的应用则要少得多。低密度聚乙烯薄膜在建筑结构材料（如覆盖物、顶棚），尤

其在农业方面（如地膜、暖房）的应用获得了明显的发展。目前，市场上出售的光稳

定剂很多，但可适用于低密度聚乙烯的却仅有少数几种。其主要原因在于大部分光稳定

剂在为达到保护目的而必须采用的用量的情况下，与高聚物的相溶性均较差，也就是说

这些光稳定剂可或多或少很快地出现喷霜现象。

二苯甲酮和苯并三唑类紫外线吸收剂，初始是用于保护低密度聚乙烯制品的。随着

镍猝灭剂的开发成功，低密度聚乙烯的光稳定性得到了显著的改善。为了降低成本，可

采用与紫外线吸收剂并用这一主要办法，并且通过提高光稳定剂用量的办法可以延长这

类薄膜的使用寿命。对于暖房用的薄膜（如法国巴黎 Centred’Etude塑料公司生产的

三星级薄膜），镍猝灭剂用量高达 2％时，在户外自然老化环境下，制品寿命可长达 3

年。

随着受阻胺应用的开发，低密度聚乙烯的紫外光稳定性有可能进一步提高到所期待

的水平。这种情况是与聚丙烯和高密度聚乙烯相类似的。但是，由于低密度聚乙烯与受

阻胺的相溶性不好，因此影响了受阻胺性能的发挥，特别是户外老化的情况更为突出。

然而，如果采用高分子受阻胺则可克服这一难点。

（二）聚丙烯

聚丙烯对紫外光辐射特别敏感，以至在每一个应用领域都要考虑这一问题。也就是

说，不仅是户外应用制品要考虑采用防紫外线的稳定处理，而且对室内应用的制品也要

逐个进行稳定处理。

在户外暴露的未经稳定处理的聚丙烯，其低稳定性主要表现在光泽的丧失，出现表

面龟裂、粉化和力学性能的下降。可以肯定，即使采取了光稳定处理措施后，还会观察

到上述同样的现象，只不过其出现的时间或多或少地受到了延缓而已。

除了所添加的光稳定剂的作用之外，其他一些因素也会或多或少地影响某一制品的

光稳定性，其中有样品的厚度、取向度、结晶度、颜料以及制品中所存在的填充剂、增

强剂和酚类抗氧剂、辅稳定剂等其他添加剂。

目前所采用的有代表性的聚丙烯光稳定剂，主要的有 2-（2′-羟基苯基）苯并三唑、

2-羟基 4-烷氧基二苯甲酮、含镍光稳定剂、3，5-二叔丁基 4-羟基苯甲酸酯和受阻胺等。

其中，含镍光稳定剂仅仅适用于薄带、薄膜之类薄的制品，而其他类型的光稳定剂对于

厚或薄的制品均可适用。但紫外线吸收剂的应用只限于薄的制品。

（三）聚氯乙烯

聚氯乙烯的光稳定性首先取决于其所采用的热稳定剂，并不一定要进行特殊的紫外

线稳定处理。钡／镉的盐类和有机羧酸锡等已经可给予聚氯乙烯户外暴露以一定的紫外

线稳定性，然而含硫有机锡化合物的影响却仅是中等的。对于透明或半透明的聚氯乙烯

制品，仅采用热稳定剂是不足以提供有效的光稳定性的，还要求具有较高的紫外线稳定

性。为此必须额外添加光稳定剂。在实际应用中，一些紫外线吸收剂可起到最好的稳定

效果。

（四）苯乙烯类高聚物

ABS和抗冲击聚苯乙烯等苯乙烯类高聚物对于氧化作用都很敏感，这主要是由于其

分子链中含有丁二烯链段。其老化降解作用是从制品的表面开始的，降解的结果会很快

导致冲击强度等力学性能的丧失。由于目前尚未找到有效的光稳定剂，因此 ABS至今

还不能大规模地用于户外制品。

（五）聚丙烯酸酯类

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）对于紫外波段的光具有很高的透过率，同时对于光要

比其他热塑性塑料稳定得多，所采用的光稳定剂至少可给予聚甲基丙烯酸甲酯制品以紫

外线滤光剂的作用。例如为防护太阳光的辐射而采用 0.05％～0.2％（质量分数）2-

（2′-羟基-5′-甲基苯基）苯并三唑稳定的窗玻璃，就是其中一种典型的应用。经紫外线

稳定处理后的聚甲基丙烯酸甲酯的主要应用有机动车的尾灯罩、电信号灯罩和荧光灯罩

等。

受阻胺也可以给予聚甲基丙烯酸甲酯以最优的光稳定性能。不管是户外自然老化，

还是实验室的加速老化试验，都发现采用受阻胺稳定处理的聚甲基丙烯酸甲酯实际上均

未出现分子量降低的情况。

甲基丙烯酸甲酯与丙烯腈共聚物，由于其中丙烯腈链段可引起不良的影响，因此其

泛黄现象的出现和力学性能的下降都比聚甲基丙烯酸甲酯来得快。但添加紫外线吸收剂

的办法，对户外自然老化所出现的泛黄现象可起到明显的抑制作用。

甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸甲酯的共聚物比聚甲基丙烯酸甲酯具有更好的耐候性能，

这是因为共聚物中残留的单体比均聚物的少而造成的。

（六）聚氨酯

聚氨酯（PUR）的光稳定性，在很大程度上取决于其中所含异氰酸酯和多元醇这两

个组分的化学结构。由脂肪族异氰酸酯和聚酯二元醇共聚所得到的聚氨酯，若以泛黄现

象为判断指标，那么其光稳定性是最好的。反之，由芳香族异氰酸酯和聚醚二元醇制得

的聚氨酯，其光稳定性最差。关于其力学性能的变化，可参见本章第二节中有关聚氨酯

光降解作用的分析，此处就不赘述了。

聚氨酯中采用光稳定剂处理，主要应用在涂料工业方面，如织物涂层、合成革等。

伸长率的下降和泛黄的出现，是评价芳香族聚氨酯光稳定性的主要试验内容。为了获得

有效的紫外光稳定性，就必须投加大量的光稳定剂。若要避免出现喷霜，就一定要对相

应配方进行测试以考核其相容性。

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2023-02-14	抗氧剂在热塑性聚酯稳定化中的应用
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