1. โคลงแสงคืออะไร
แสงแดดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อมันผ่านอวกาศและชั้นโอโซน รังสีเกือบทั้งหมดที่ต่ำกว่า 290 นาโนเมตรและสูงกว่า 3000 นาโนเมตรจะถูกกรองออก คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไปถึงพื้นดินจริง ๆ คือ 290nm~3000nm ซึ่งช่วงความยาวคลื่นคือ 400~800nm (ประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์) เป็นแสงที่มองเห็นได้ ความยาวคลื่นประมาณ 800-3000nm (ประมาณ 55 เปอร์เซ็นต์) เป็นอินฟราเรด และ ความยาวคลื่นประมาณ 290-400nm (เพียง 5 เปอร์เซ็นต์) เป็นรังสีอัลตราไวโอเลต
รังสีอัลตราไวโอเลตในแสงแดดเป็นสาเหตุหลักของการเกิดริ้วรอยของวัสดุพอลิเมอร์ แม้ว่าแสงอัลตราไวโอเลตจะมีเพียงประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์ของแสงแดด แต่ก็มีพลังงานเป็นจำนวนมาก หลังจากที่ผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์ดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต ก็เพียงพอที่จะทำให้พอลิเมอร์ออกซิไดซ์และสลายตัวได้เอง ทำลายพันธะเคมีของพอลิเมอร์ แตกและเชื่อมขวาง ทำให้เกิดลักษณะและคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์ ให้เสื่อมลงและกำลังก็ลดลง , อายุขัยสั้นลง กระบวนการนี้เรียกว่า photoredox หรือ photoaging รังสีอัลตราไวโอเลตยังสามารถทะลุผ่านชั้นผิวของบุคคล ทำลายเซลล์ผิว ทำให้ผิวค่อยๆ แข็งตัวและสูญเสียความยืดหยุ่น เหี่ยวย่น และเร่งความชรา
สารเพิ่มความคงตัวของแสงเป็นสารเติมแต่งสำหรับผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์ (เช่น พลาสติก ยาง สารเคลือบ เส้นใยสังเคราะห์) ซึ่งสามารถป้องกันหรือดูดซับพลังงานอัลตราไวโอเลต ดับออกซิเจนเสื้อกล้าม และสลายไฮโดรเปอร์ออกไซด์ให้เป็นสารที่ไม่ใช้งาน ภายใต้การฉายรังสีของแสง โพลีเมอร์สามารถแยกหรือชะลอความเป็นไปได้ของปฏิกิริยาเคมีเชิงแสง ป้องกันหรือชะลอกระบวนการถ่ายภาพ เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการยืดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์
2. ประเภทของความคงตัวของแสง
l สารป้องกันแสง: เป็นสารชนิดหนึ่งที่สามารถป้องกันหรือสะท้อนรังสีอัลตราไวโอเลต เพื่อให้แสงไม่สามารถทะลุเข้าไปในภายในของพอลิเมอร์ได้ จึงช่วยปกป้องโพลีเมอร์ สารป้องกันแสงประกอบด้วยสารสีอนินทรีย์ เช่น คาร์บอนแบล็คและไททาเนียมออกไซด์ และสารสีอินทรีย์ เช่น ฟ้าพาทาโลไซยานีนและสีเขียวพทาโลไซยานีน ซึ่งคาร์บอนแบล็คมีผลในการป้องกันที่ดีที่สุด
l ตัวดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต: ฟังก์ชันสามารถดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยความยาวคลื่น 290-410นาโนเมตร แต่ไม่ค่อยดูดซับแสงที่มองเห็นได้ และมีความเสถียรทางความร้อนที่ดีและความเสถียรของแสง ตามโครงสร้างทางเคมีของมันสามารถแบ่งออกเป็น: o-hydroxybenzophenones, benzotriazoles, salicylates, triazines และ acrylonitriles ทดแทน ใช้เป็นตัวกันแสงเสริมและตัวกันแสงที่ขัดขวาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโพลีโอเลฟินส์หรือสารเคลือบ
l Quencher: สามารถรับพลังงานที่ chromophore ดูดกลืนในพลาสติกและปล่อยพลังงานออกมาในรูปของความร้อน การเรืองแสง หรือสารเรืองแสง จึงปกป้องพอลิเมอร์จากความเสียหายจากรังสียูวี มีผลทำให้พอลิเมอร์มีเสถียรภาพและส่วนใหญ่จะใช้ในภาพยนตร์และเส้นใย ส่วนใหญ่เป็นนิเกิลคีเลตอินทรีย์บางคู่ สารทำให้คงตัวของแสง Organonickel มีประสิทธิภาพที่ดี แต่อาจถูกแทนที่ด้วยสารระงับความเป็นพิษอื่น ๆ ที่ไม่เป็นพิษหรือต่ำเนื่องจากความเป็นพิษของไอออนของโลหะหนัก
l สารกำจัดอนุมูลอิสระ: สารทำให้คงตัวแสงชนิดนี้สามารถจับอนุมูลอิสระที่สร้างขึ้นในพอลิเมอร์ ซึ่งจะช่วยยับยั้งกระบวนการออกซิเดชันของแสงและบรรลุวัตถุประสงค์ของการรักษาเสถียรภาพของแสง ส่วนใหญ่เป็นอุปสรรคต่อความคงตัวของแสงเอมีน (HALS) เป็นผลิตภัณฑ์กันแสงประสิทธิภาพสูงรูปแบบใหม่ที่มีแนวโน้มมากที่สุด และอัตราการเติบโตของอุปสงค์ต่อปีโดยเฉลี่ยในโลกอยู่ที่ 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์
l ตัวย่อยสลายไฮโดรเปอร์ออกไซด์: เป็นหนึ่งในสารเพิ่มความคงตัวของแสงเอมีนที่ขัดขวาง โพลีเมอร์สามารถสร้างไฮโดรเปอร์ออกไซด์ระหว่างการเก็บรักษาและการประมวลผล ส่งผลให้เกิดการสลายตัวของโพลีเมอร์ด้วยแสงและสารไฮโดรเปอร์ออกไซด์ที่สามารถย่อยสลายเปอร์ออกไซด์ สร้างอนุมูลอิสระของไนโตรเจน-ออกซิเจน และจับอนุมูลอิสระเพิ่มเติม ซึ่งจะเป็นการยับยั้งการเสื่อมสภาพของพอลิเมอร์
3. ข้อเสียของสารกันแสง
l สารป้องกันแสงมีผลในการป้องกันที่ดีและราคาต่ำ แต่มีคุณสมบัติในการป้องกันแสงและการทำสี และเหมาะสำหรับวัสดุทึบแสงเท่านั้น
l ตัวดูดซับรังสียูวีมีความสามารถในการนำไปใช้ได้หลากหลาย แต่เนื่องจากมีผลในการป้องกัน จึงไม่สามารถปกป้องพื้นผิวของผลิตภัณฑ์และผลิตภัณฑ์บางได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากเป็นสารประกอบอินทรีย์บริสุทธิ์ จึงมีการระเหย ฟรอสติ้ง การย้ายถิ่น และการสกัดด้วยตัวทำละลาย ข้อเสียซึ่งไม่เพียงส่งผลต่อการคงอยู่ของประสิทธิภาพ แต่ยังนำไปสู่มลพิษของสิ่งแวดล้อม
l สารดับสถานะตื่นเต้นและตัวย่อยสลายไฮโดรเปอร์ออกไซด์มีความคงตัวสูง มีความผันผวนต่ำ บานและย้ายถิ่นเพียงเล็กน้อย และมีความทนทานต่อการสกัด ซึ่งสามารถปกป้องพื้นผิวของผลิตภัณฑ์และผลิตภัณฑ์บางได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม สีมีสีเข้ม ความเป็นพิษและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมมีขนาดใหญ่ และจะสลายตัวและเปลี่ยนสีที่อุณหภูมิสูง ซึ่งมีผลในการต่อต้านสารเติมแต่งที่มีกำมะถัน
l สารกำจัดอนุมูลอิสระมีสีอ่อน มีผลการรักษาเสถียรภาพของแสงที่โดดเด่น และสามารถปกป้องพื้นผิวของผลิตภัณฑ์และผลิตภัณฑ์บาง ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความเป็นด่างจึงมีผลเป็นปฏิปักษ์กับพื้นผิวที่เป็นกรดและสารเติมแต่ง สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน ในขณะเดียวกัน เช่นเดียวกับตัวดูดซับรังสียูวี เนื่องจากเป็นสารประกอบอินทรีย์บริสุทธิ์ จึงมีข้อเสียเช่น สารระเหย การบาน การอพยพ และการสกัด
4. ตัวอย่างกลไกการออกฤทธิ์ของสารกันแสง
1. UVA
2. HALS
