紫外線吸収剤は、高エネルギー紫外線を強力かつ選択的に吸収し、エネルギー変換を利用して吸収したエネルギーを熱エネルギーまたは無害な低エネルギー放射線として放出することで、皮膚へのダメージを回避し、ポリマーの損傷を防ぎます。 紫外線エネルギーを吸収すると励起が起こり、光物理的および光化学的分解が起こります。 構造によって分類すると、主にベンゾフェノン、サリシレート、ベンゾトリアゾール、置換化合物、トリアジンなどが含まれます。プラスチック業界で最も広く使用されているのは、ベンゾフェノンとベンゾトリアゾールです。 ベンゾフェノン紫外線吸収剤は、現在最も広く使用されているタイプの紫外線吸収剤です。 それらはほぼすべての紫外線範囲を吸収します。 光安定性のメカニズムは、分子内のベンゼン環と隣接するカルボニル基上のヒドロキシル水素です。 分子内水素結合が酸素間で形成され、キレートリングを形成します。 紫外線エネルギーが吸収されると、分子は熱振動を受け、水素結合が破壊され、キレートリングが開き、有害な紫外線が無害なものに変換され、有害な熱エネルギーが放出されます。 ベンゾフェノン系紫外線吸収剤では、オルト位に水酸基がなければポリマーの光安定剤として使用できません。 このタイプの紫外線吸収剤の代表的な種類としては、UV-53UV-9などが挙げられます。 UV-531 の分子構造式と物理的サリチル酸塩 UV 吸収剤は、最も初期に使用されたタイプの UV 吸収剤です。
1. ベンゾフェノン紫外線吸収剤は、最も広く使用されているタイプの紫外線吸収剤です。 このタイプの紫外線吸収剤は、uV-A、uV-B、および uV-C に対してゆっくりと吸収する効果があります。 分子内のケトン基と水酸基は内部水素結合を生成してキレート環を形成します。 DUV光エネルギーを吸収した後、分子の熱振動を受け、内部の水素結合が破壊され、キレート環が開きます。 紫外線のエネルギーを熱エネルギーに変換して放出します。 また、吸収した紫外線のエネルギーにより、分子内のカルボニル基が吸収されてしまいます。 励起により互変異性が生じ、エノール構造が生成されます。 これもエネルギーの一部を消費します。 このタイプの UV 吸収剤では、分子内の水素結合の強さが光安定性効果に関係します。 酸素結合が強いほど、それを破壊するのに必要なエネルギーが大きくなり、吸収に消費される紫外線エネルギーが増えるほど、効果は高くなります。 逆に。 同じく。 安定化効果は、ベンゼン環上のアルコキシ鎖の長さにも関係します。 長くてポリマーとの相溶性が良ければ、安定化効果はちょうど良いでしょう。 ベンゾフェノン系紫外線吸収剤はカルボニル基のオルト位に水酸基がないと内部水素結合が形成できず、紫外線吸収剤として使用できません。 オルト水酸基を有する紫外線吸収剤は、290～380μmの紫外線を吸収し、可視光線の吸収がほとんどなく、着色がなく、ポリマーとの相溶性が良好です。 カルボニル基のオルト位に水酸基が２つあると、300～400fzmの紫外線を吸収し、可視光の一部も吸収します。 可視光線の吸収により補色バランスが崩れ、この紫外線吸収剤を添加したものは黄色く見えます。 高分子量ポリマーとの相溶性も悪く、用途が限定されます。 o-水酸基を持たないベンゾフェノンも紫外線を吸収する能力はありますが、光が当たると自ら分解してしまうため、紫外線吸収剤としての使用には適していません。
2. サリチル酸塩系紫外線吸収剤は最も初期に使用されたものです。 サリチル酸塩は分子内に内部水素結合も持っています。 このタイプの紫外線吸収剤は、初めは紫外線を吸収する能力が非常に低く、吸収範囲も極めて狭い（340vm未満）。 しかし、紫外線を一定時間照射すると徐々に吸収が増加し、吸収されてしまいます。 これは、紫外線を照射すると分子の再配列が起こり、紫外線吸収力の強いベンゾフェノン構造を形成し、紫外線吸収効果が強くなるからです。 そのため、紫外線吸収剤のパイオニアとも言われています。 分子再配列により生成するビスヒドロキシベンゾフェノンおよびその誘導体は可視光の一部を吸収して黄色に見えることがあり、この紫外線吸収剤を添加したものは黄色く変色します。
3. ベンゾトリアゾール紫外線吸収剤の作用機序はベンゾフェノンの作用機序と似ています。 ベンゾトリアゾールは紫外線の吸収範囲が広く、波長300~400μmの光を吸収します。 400～m以上の可視光をほとんど吸収しないため変色しません。 さらに、置換アクリロニトリルおよびトリアジン紫外線吸収剤の作用機序は、光エネルギーを変換するか無害なエネルギーを放出するシス-トランス異性化であると推定されています。 アクリロニトリル系紫外線吸収剤は、290～320Fmの紫外線を吸収し、可視光も吸収しないため、塗布物を変色させません。 3種類の紫外線吸収剤は300～400μmの紫外線を吸収します。 紫外線吸収剤は、波長 400μm 未満の補助発色団 (-NH、-OH、-SOH、-coOOH など) および発色団 (C:N、N:N、N:O、C など) を吸収します。 。 :Oなど)。 それらはすべて芳香の核につながっています。 有機ニッケルも紫外線吸収剤として使用できますが、一般的にはクエンチャー（失活剤、マット剤、レーザー状態消光剤、エネルギー消光剤とも呼ばれます）に分類され、紫外線吸収能力は有機ニッケルよりも優れています。クエンチャーのこと。 結合度は低いですが、ポリマーの紫外線吸収による解離を防ぐことができます。 有機ニッケル錯体は、紫外線照射中にポリマーとの相互作用を通じて励起状態に励起され、励起状態を基底状態に戻し、損傷を与えることなく紫外線エネルギーを低エネルギーのスペクトル発光に変換する分子です。 、それによってポリマーを損傷から保護します。 一般的な紫外線吸収剤とは作用機序が異なるため、クエンチャーと呼ばれています。 UV 吸収剤は分子自体の構造を変化させますが、クエンチャーは分子間のエネルギー移動のみによってエネルギーを散逸します。 また、遮光剤であるカーボンブラック、二酸化チタン、酸化亜鉛、亜鉛バリウム等も紫外線を吸収または反射する物質である。 ポリマーと光源の間にバリアが設置され、紫外線がポリマー表面に到達する前に吸収または反射されます。 吸収および反射されると、紫外線がポリマーの奥深くまで浸透するのを防ぎます。 最も効率的なのはカーボンブラックです。 フリーラジカルスカベンジャーも、光安定性を生み出す物質の一種です。 これらは立体障害効果を持つピペリジン誘導体であり、ヒンダードアミン光安定剤と呼ばれます。
