涂層光老化過(guò)程的發(fā)生需要存在幾個(gè)關(guān)鍵因素,首先要求涂層中存在能夠吸收太陽(yáng)光紫外線的組分或結(jié)構(gòu)。其次是光老化過(guò)程常伴隨著光氧化反應(yīng)的進(jìn)行,其中單線態(tài)氧、臭氧以及基態(tài)氧的存在是該過(guò)程發(fā)生的關(guān)鍵;烷基過(guò)氧化氫、自由基(包括過(guò)氧自由基)是光氧化、光降解得以持續(xù)進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)這些老化因素,通過(guò)添加不同功能助劑來(lái)抑制或阻斷這些步驟,可大大緩解高分子涂層的光老化進(jìn)程。這種有助于提高涂層抗光老化性能的助劑稱為光穩(wěn)定劑。
能做為光穩(wěn)定劑應(yīng)當(dāng)滿足下列基本要求:
1、光穩(wěn)定劑應(yīng)具有足夠的效能來(lái)抑制或延緩聚合物材料的光老化進(jìn)程;
2、光穩(wěn)定劑與涂料配方和固化交聯(lián)后的體系有良好的相容性,防止相分離或在固化膜中滲透遷移;
3、光穩(wěn)定劑應(yīng)具有較低的揮發(fā)性,否則當(dāng)以很少的濃度存在于涂層中時(shí),容易發(fā)生揮發(fā)性損失;
4、在光固化涂料中,由于涂料的成膜過(guò)程涉及吸光、激發(fā)躍遷和活性自由基的產(chǎn)生等環(huán)節(jié),光穩(wěn)定劑不應(yīng)嚴(yán)重干擾、阻礙這些環(huán)節(jié)的作用,否則,光固化速率將受到影響,固化交聯(lián)性能下降;
5、光穩(wěn)定劑是作為一種添加成分存在于涂層體系中,通常不希望它與涂料配方組分發(fā)生改變功能性質(zhì)的化學(xué)反應(yīng),以免影響光穩(wěn)定化效能和光固化膜性能;
6、光穩(wěn)定劑應(yīng)具有長(zhǎng)效性且無(wú)毒、安全、成本低。
除了添加光穩(wěn)定劑助劑外,比較常用的方法還有是在涂料配方中添加有色顏料。有些顏料本身具有強(qiáng)烈的吸光作用,可有效屏蔽紫外光,如炭黑、酥薔藍(lán)等。顏料的抗光老化作用機(jī)理不僅限于光屏蔽,還有更深層次的復(fù)雜作用。有些顏料在光固化涂料中將妨礙光引發(fā)劑的吸光效能,嚴(yán)重干擾光固化效率和成膜性能。此外,顏料著色還將使涂層吸收更多的光能,使涂層溫度升高,發(fā)生熱老化降解的可能性增加。因此,利用顏料著色來(lái)提高涂層光穩(wěn)定性在傳統(tǒng)熱固性涂料中有一定應(yīng)用,但在光固化涂料中應(yīng)用受到限制。
在塑料、橡膠、涂料上普遍采用的抗光老化方法是添加紫外線吸收劑、自由基捕獲劑、激發(fā)態(tài)碎滅劑及過(guò)氧化氫分解劑,這四大類光穩(wěn)定劑通過(guò)各自不同的功能在聚合物光老化的不同階段發(fā)揮作用,抑制聚合物光老化過(guò)程,在高分子材料抗光老化領(lǐng)域有著舉足輕重的作用。