光稳定剂作用机理

空气中的氧气和阳光中的紫外光导致塑料材料发生热氧化和光氧化反应，使塑料制品的外观和物理力学性能变差，提前失去原有功能和使用价值。主要的原因是，光引起的自由基反应，化学键变化，链式反应，自催化等过程，从而使分子链断裂、交联等，特别是在不定型态区域，以断链等形式，老化降解，这种效果一旦启动，如不制止，将以几何倍数加速，表面最为明显，但也会逐渐涉及到内部。从而使制品，不能再使用。影响塑料光老化的因素主要有：氧气、污染物、热、紫外光、可见光、湿度和水等。因此，为了有效低抑制或降低塑料大分子的热氧化、光氧化反应速度，显著提高塑料材料的耐热、耐光性能，延缓塑料材料的降解、老化过程，延长塑料制品的使用寿命，要在其中加工抗氧剂、光稳定剂等助剂。
光稳定剂主要有受组胺光稳定剂和紫外线吸收剂两类产品。

受阻胺光稳定剂（HALS）

　　受阻胺类的作用机理包括三种，捕获自由基、分解过氧化物和猝灭单线态氧。它们本身不吸收任何大于260 nm的光线，也不能猝灭激发态分子，但在氧存在下，受阻胺能被氧化生成相应的氮氧自由基，这种化合物相当稳定，它们能非常有效的捕获聚合物光氧化降解产生的活性自由基，而且在稳定过程中具有再生功能，这种再生功能是其有别于其他稳定剂的最大特征。

作用机理

a）氧化所产生的自由基NO·捕获高分子材料所产生的具有破坏性的活性基团，例如：R·、RO·、ROO·等自由基；也使其变为相对稳定的化合物，从而中断反应过程。

b）HALS还具有猝灭单线态氧的功能，使其从激发态转变为基态，在光老化的链引发前干预光化反应的进行。
作用位置：全部范围、不依赖厚度起效，特别是表面保护效果很好。
保护作用效果：对塑料制品的光泽、粉化、颜色及力学性能有很好的保护作用，并且在＜100℃）条件下,提升长期热稳定性。
影响HALS效果的主要因素:分子量 / 迁移速率、树脂体系的相容性、捕获自由基的效率与树脂中被氧化区域的亲和力。

紫外线吸收剂

　　这类光稳定剂利用自身的分子结构，将光能转化为热能，避免塑料材料发生光氧化反应而起到光稳定作用。根据分子结构可以分为：二苯甲酮类和苯并三唑类有机物等。

保护作用效果

优点：一般来说，对颜色保护较好，可对颜料提供一定的保护。对于后制品的力学性能保护较好；

缺点：对树脂表面保护不足、对光泽度保护贡献有限、对薄制品的保护有限。

光稳定剂选择原则

1.相容性

　　塑料与光稳定剂的分子具有不同程度的极性，两者相容剂较差，通常在高温下使两者融合，因此为了使光稳定剂发挥作用，选用光稳定剂的熔点或熔程上限，不应低于塑料聚合物的加工温度。

2.迁移性

　　尤其是表面积和体积比数值较小的制品，氧化主要发生在制品表面，这就需要光稳定剂连续不断地从塑料制品内部迁移到制品表面而发挥作用。如果向制品表面迁移速度过快，迁移量过大，光稳定剂就会挥发，从而造成损失。因此，在选择的时候，可以选择分子量相对较大，熔点适当较高的品种。

3.稳定性

　　助剂在材料中应能保持稳定，在使用环境下及高温加工过程中挥发损失，不变色或不显色，不分解，不与其他助剂发生不利的化学反应等。

4.加工性

　　塑料制品加工中时，加入光稳定剂对树脂熔融黏度和螺杆转矩都有可能发生改变。如果其与树脂熔融范围相差较大，会使光稳定剂偏流或抱螺杆现象。因此，光稳定剂的熔点低于加工温度100℃以上时，应先将光稳定剂造成一定浓度的母粒，再与树脂混合加工制品，避免因偏流造成制品中光稳定剂分布不均及加工产量下降。

5.环境与卫生

　　光稳定剂应该无毒或低毒，无粉尘或低粉尘，在制品加工制造过程和使用中对人体无有害作用等。

二、抗氧剂作用机理

　　抗氧剂是一类化学物质，当其在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，又被称为“防老剂”。对工程塑料加工来说，抗氧剂可以防止某些聚合物(如ABS等)加工过程中的热氧化降解，使其成型加工能顺利进行。抗氧剂的添加量—般只有0.1-0.5份。

　　理想抗氧剂应具备以下条件：①应具有高的抗氧化能力：②与树脂的相容性好，不析出；③加工性能良好．在高聚物的加工温度下不挥发、不分解；④耐抽出性好，不溶于水和油中；⑤本身颜色最好为无色或浅色．以不污染制品；⑥无毒或低毒；⑦价格低廉。
事实上，任何一种抗氧剂都不能完全满足这些条件，因此，实际使用中常根据工程塑料的种类、用途和加工方法，利用各种助剂之长，配合使用，以生产协同效应。随着工程塑料工业的发展，抗氧剂的使用日益广泛，需求量不断增加，目前，广泛应用抗氧剂的工程塑料有聚酰胺，聚甲醛、ABS、PC、PU、PET、PP、PE、PS、PVC、PMMA、TPE等．

　　根据高分子的热氧化机理，在热氧化过程中产生的不稳定自由基和氢过氧化物是引起材料性能劣化的主要因素，抗氧剂的作用机理正是用来终止活性自由基和分解氢过氧化物的．具有抑制自由差连锁反应作用的自由基抑制剂称为主抗氧剂，它包含胺类和酚类两大系列，用于工程塑料的主要是酚类抗氧剂．具有分解氢过氧化构作用的氢过氧化物分解剂称为辅助抗氧剂，主要包括硫代酯和亚磷酸酯两大类，通常与主抗氧剂并用．

(1)主抗氧剂的作用机理
酚类、胺类抗氧剂中含有的·OH和·NH能与自动催化氧化反应中形成的自由基作用，最终使自由基消失，使氧化的链式反应终止：

RH’+ROO·一ROOH+R’ ·
(R一—树脂分子链主体；R’——抗氧剂结构主体)   R’H+R·一RH+R’ ·   R’ ·+ROO·一ROOR’   R’ ·+R’ ·一R’R’

(2)辅助抗氧剂的作用机理
亚磷酸酯类抗氧剂能够将氧化反应过程中形成的氢氧化物分解为不活泼产物，使其失去活性：

(R’O)3P+ROOH→ROH+(R’O)3P＝O

　　抗氧剂种类繁多，作用机理各异，通过复配使用，能最大限度地发挥各抗氧剂的优势而将其劣势减小到最低程度，这是今后抗氧剂发展的大趋势。近年来我国聚烯烃工业迅速发展，必将提高对抗氧剂使用性能的要求，而在聚烯烃添加剂中居重要地位的受阻酚类抗氧剂将趋向于多用途化、复合化、环保型化。因此，必须认识和了解抗氧剂之间的相互作用，重视抗氧剂之间的协同效应。只有利用好抗氧剂之间的协同效应，才能做到事半功倍，并会获得性能优良的复合型抗氧剂。

三、吸收式抗蓝光材料标准

　　吸收式抗蓝光材料的护眼效果是非常卓越的，GB/T 20145国家标准清楚的定义了蓝光伤眼能量，购买时要确认在440nm~460nm区间的吸收率；规格最重要，规格对了方可达最大的护眼效果。
　　在白天环境光2000流明(相当于上午十点，晴朗天气在靠窗的室内)情境下，采用反射式抗蓝光材料和吸收式抗蓝光材料，人眼接受到的蓝光强度差值，反射式竟比吸收式多出近600流明，说明这种让眼睛看到更多蓝光的反射式材料不仅无效反而更伤眼，也说明了吸收式抗蓝光材料的护眼效果确实非常卓越。

　　那蓝光伤眼的国家标准是什么呢？其实光对人眼的伤害程度，国家标准在2006年就制定了标准GB/T 20145，这标准在定义光对生物的安全性问题，包括紫外线，红外线和蓝光对人体皮肤和眼睛的伤害量化数据；在这份标准里面，它有提到了如何去评价一个宽波段的光源对视网膜危害的光谱加权函数，从这个加权函数里面我们可以看到小于380nm以下的光对眼睛的伤害是小于0.01; 而大于500nm的光对眼睛的伤害也是小于0.1。说明所有光谱里面会对眼睛造成伤害的其实就是在380nm~500nm之间，其中区域最明显的就是从420nm以上，420、430、440、450、460、470，峰值在440nm，我们把这个加权函数称为“蓝光危害加权函数B(入）”。
　　把蓝光危害加权函数和显示屏的光谱强度叠加在一起，乘积就是视网膜蓝光危害曝幅限值曲线或称蓝光伤眼能量曲线，得到440nm~460nm对人眼的伤害最大，因此业界标准就是(入max）在440nm~460nm的蓝光吸收率。