紫外線吸收劑的防護原理主要在于它能吸收有害的紫外線輻射，且吸收紫外線后僅
僅轉(zhuǎn)化為熱而不致于引起光敏化作用。紫外線吸收劑除了本身應(yīng)具有很強的吸收能力
外，還應(yīng)具有很高的光穩(wěn)定性，否則，它也會很快地在非穩(wěn)定性反應(yīng)中消耗掉。紫外線
吸收劑最根本的缺點是，必須具有一定的吸收深度 （即樣品應(yīng)具備一定的厚度）方能
對塑料起到保護作用。因此，像纖維、薄膜之類很薄的制品對于高聚物表面的保護作用
就要受到一定的限制。
得到最廣泛研究的紫外線吸收劑是羥基二苯甲酮和羥基苯基苯并三唑。其中，鄰羥
基苯基基團中的氫鍵對其光譜和光化學(xué)性能起到?jīng)Q定性的影響。
羥基二苯甲酮類紫外線吸收劑主要是通過 2，4-二羥基二苯甲酮衍生而得到的。個
別情況下，也可以是 2，2′，4-三羥基或 2，2′，4，4′-四羥基二苯甲酮的衍生物。
2-羥基二苯甲酮的主吸收峰在人們所不關(guān)心的 260nm波長范圍內(nèi)。但是含有給電子
的取代基團可把其吸收峰的位置延至較長的 300～400nm波長區(qū)域，同時，對紫外線的
總吸收量也增大。然后，2，2′-二羥基-4，4′-二甲氧基二苯甲酮類的化合物本身就具有
明顯的黃色，且其吸收的尾峰超過 400nm，因此可根據(jù)實驗所采用的濃度，觀察其基質(zhì)
色變的情況。
通過對烷氧基中烷基 R的適當(dāng)選擇，有可能優(yōu)化所要穩(wěn)定塑料的相溶性和提高防
護能力。
關(guān)于羥基二苯甲酮的能量轉(zhuǎn)換可以 2-羥基二苯甲酮 （Ⅷ）為例來進行說明。化合
物Ⅷ暴露在光中，可轉(zhuǎn)換成為烯酮 （Ⅸ）。反之，烯酮 （Ⅸ）在失去熱能后又會變成其
原來的形式Ⅷ。從光譜強度的數(shù)據(jù)可以得知，能量的轉(zhuǎn)變只包括固定的非輻射的轉(zhuǎn)換。
早先已經(jīng)通過核磁共振的分析手段了解到，2-羥基二苯甲基對于聚乙烯的紫外線穩(wěn)
定作用，是隨著化合物Ⅷ中氫鍵強度的增強而加強，同時，極性較大的介質(zhì)顯然具有抑
制生成分子間氫鍵的作用。2-羥基二苯甲酮類化合物本身對光并不是穩(wěn)定的，甚至還可
能起到敏化劑的作用。
圖 2-1所示的是工業(yè)上主要采用的紫外線吸收劑 2-（2′-羥基苯基）苯并三唑類化
合物 （Ⅹ）的透射光譜。由于苯環(huán)中第 5位置碳原子上的氫被氯取代，3′和 5′位置上氫
被烷基所取代，因此其吸收峰移向紅方 （bathochromicshift）。與 2-羥基二苯甲酮類紫外
線吸收劑相比，2-（2′-羥基苯基）苯并三唑具有更高的摩爾消光系數(shù)和更陡的吸收邊
緣 （趨于 400nm波長端）。以非有害熱形式存在的激發(fā)能，其釋放模式似乎與按 2-羥基
二苯基酮的機理進行的模式是類似的。
X為 H，Cl
R1為 CnH2n－1的線型或支化的烷基，其中 n＝1～8
R2為 H或支化的烷基
近來認為，紫外線吸收劑的保護機理是出于其某種過濾效應(yīng)。因此，塑料對紫外線
明顯的吸收作用應(yīng)予以重視。以芳香族聚酰胺為例，塑料的吸收能力肯定高于以通常用
量處理的穩(wěn)定劑的吸收能力。事實上，2-（2′-羥基苯基）苯并三唑類紫外線吸收劑在
芳香族聚酰胺中，其用量比理論需要量少得多就可以發(fā)揮其效果。因而就引出了包括能
量轉(zhuǎn)移在內(nèi)的更具體的機理模式。這種情況同樣也適用于聚丙烯。同時發(fā)現(xiàn)，對于這種
高聚物來說，其某些紫外線吸收劑的穩(wěn)定作用就屬于純粹的光過濾效應(yīng)。某些研究結(jié)果
指出，2-（2′-羥基苯基）苯并三唑只起到紫外線吸收劑的作用，而 2-羥基二苯甲酮類
紫外線吸收劑還可通過能量的傳遞起到額外的穩(wěn)定作用。
具有化合物Ⅺ結(jié)構(gòu)的肉桂酸酯類紫外線吸收劑可吸收比 2-（2′-羥基苯基）苯并三
唑和 2-羥基二苯甲酮所吸收的波長更短的光 （290～320nm波長范圍），如圖 2-2所示。
R1＝H，OCH3
X＝H，CH3，C3H5
Y，Z＝CN，COOR
R為烷基
圖 2-1 苯并三唑類氯仿溶液 （4.4×10－5
mol）
的紫外透射光譜 （光程為 1cm）
1—2-（2′-羥基-5′-甲基苯基）苯并三唑
2—2-（2′-羥基-3′，5′-二叔丁
基苯基）苯并三唑 3—2-（2′-羥基-3′，
5′-二叔丁基苯基）5-氯代苯并三唑
圖 2-2 各種穩(wěn)定劑的紫外吸收光譜
（氯仿溶液 4.4×10－5
mol，光程為 1cm）
1—間苯二酚苯甲酸單酯 2—叔辛
基苯基水楊酸酯 3—2-氰基 3-苯基
乙基肉桂酸酯 4—N，N′-（2-乙基
2′-乙氧基苯基）草酰胺
因為肉桂酸酯類的分子中存在振動的可能性，所以這類化合物能夠很有效地把所吸
收的能量轉(zhuǎn)換成熱。肉桂酸的酯類化合物在用作塑料的光穩(wěn)定劑時，不僅可起到濾光的
作用，而且還可起到猝滅激發(fā)態(tài)的作用。它之所以能起到猝滅作用，是由于肉桂酸衍生
物的吸收帶與聚丙烯、聚苯乙烯之類高聚物的發(fā)光帶是明顯重疊的。然而，由于它和所
要穩(wěn)定的高聚物之間的相溶性極差，因此這種類型穩(wěn)定劑總的穩(wěn)定效率也就比較低。
由圖 2-2可見，工業(yè)上采用的草酰苯胺型 （見化合物Ⅻ）的紫外線吸收劑可吸收比
肉桂酸酯所吸收的波長更短的光。但有關(guān)其穩(wěn)定原理的細節(jié)問題卻未見有報道。
與上述各種紫外線吸收劑不同，象ⅩⅢ和ⅩⅣ之類的化合物并不是一般概念的紫外
線吸收劑。這些化合物只有暴露在紫外光中才會重排成具有活性的 2-羥基二苯甲酮，如
間苯二酚苯甲酸單酯 （ⅩⅣ） 在紫外光中可重排成 2，4-二羥基二苯甲酮 （化合物
ⅩⅤ）。由此可見，由于起有效的穩(wěn)定作用必須在這類化合物發(fā)生重排之后，因此化合
物ⅩⅢ和化合物ⅩⅣ的作用就受到了限制。另一個問題是光致弗利斯重排并不是定量進
行的，因而在重排的同時所生成的二級產(chǎn)物就會給色變問題造成更大的復(fù)雜性。
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