СВЕТОСТАБИЛИЗАТОРЫ
(фотостабилизаторы),
защищают разл. в-ва и материалы от действия света. С. классифицируют по хим.
строению (гидроксифенилбензотриазолы, гидроксибензофеноны, арилсалицилаты, пространственно-затрудненные
амины и др.), осн. механизму действия (УФ абсорберы, экранирующие добавки, тушители
возбужденных состояний, антиоксиданты и др.) и техн. назначению (С. полимеров,
лазерных сред, красителей, разл. препаратов и т. д.). С. являются мн. прир.
соединения, защищающие от повреждающего действия света клетки растит. и животных
организмов, напр. каротиноиды, полигидроксиантрахино-ны, растит. пигменты.
Наиб. широко С. применяют
для повышения светостойкости полимеров. В полимерный материал С. может
быть введен на разл. стадиях получения и переработки полимера либо нанесен на
пов-сть готового изделия. Кол-во вводимого С. обычно составляет 0,25-2,0% по
массе; при использовании полимерного материала в качестве покрытия кол-во вводимого
С. достигает 10%.
Эффективность С. зависит
от их природы и концентрации, условий светового воздействия, а также св-в, размеров
и формы стабилизируемого материала; оценивают эффективность по торможению хим.
превращений осн. компонентов материалов и изменению св-в, наиб. существенных
при эксплуатации (прочность, цвет, блеск и т. д.). При выборе С. необходимо
учитывать их поглощающую способность и собств. светостойкость, а также ряд техн.
факторов-совместимость с материалом, устойчивость в процессе переработки и изготовления
изделия, летучесть, токсичность и др.
Поскольку под действием
света в разл. материалах протекают первичные фотохим. и вторичные термич. и
фото-хим. процессы, в качестве С. обычно используют в-ва, способные снизить
скорость одной или одновременно неск. стадий процесса. Осн. типы соед., применяемых
в качестве С. полимеров, приведены в таблице.
В качестве С, влияющих
на первичные фотохим. процессы, используют в-ва, сильно поглощающие свет [напр.,
УФ абсорберы типа 2-гидроксибензофенонов, 2-(2-гидроксифе-нил)бензотриазолов
и орг. пигменты - азосоединения, фта-лоцианины, тиоиндиго] или экранирующие
добавки - непрозрачные для света белые или окрашенные В-ва (напр., сажа, TiO2,
MgO, BaO, ZnO, Fe2O3, Сr2О3). Эти
же процессы тормозят в-ва, способные тушить возбужденные состояния хромофорных
групп в молекулах осн. в-ва или примесей по механизму переноса энергии или электрона
(напр., комплексы переходных металлов). С. этого класса эффективны, как правило,
в ароматич. системах, в к-рых возбужденные частицы имеют большое время жизни
и где возможен перенос энергии на значит. расстояние.
В качестве С., влияющих
на вторичные процессы, используют
соед., реагирующие с образующимися при старении нестабильными мол. продуктами;
напр., комплексы переходных металлов разлагают гидропероксидные группы без образования
овоб. радикалов, а пространственно-затрудненные фенолы реагируют со своб. радикалами
и обрывают цепи окисления. Такие С. эффективны лишь в легко окисляющихся средах.
В процессе светового старения
материала С. сами вступают в фотохим. р-ции. Для предотвращения этих нежелат.
процессов используют светостойкие С., энергия возбуждения к-рых быстро расходуется
путем внутр. конверсии (комплексы металлов) или обратимой фотохим. р-ции, напр.
внутримол. переноса протона в o-гидроксипроизводных бен-зофенона и 2-(2-гидроксифенил)бензотриазола.
В ряде случаев защитное
действие определяется не только св-вами самих С., но и продуктов их превращения;
напр., арилбензоаты и арилсалицилаты под действием света прев-ращ. в результате
фотохим. перегруппировки Фриса в о-гидроксибензофсноны, а пространственно-затрудненные
амины окисляются в стабильные нитроксильные радикалы, гидроксиламины (или их
эфиры), способные многократно обрывать цепи окисления. Большинство С. может
действовать одновременно по неск. механизмам, один из к-рых, как правило, является
основным.
Для снижения потерь С.
вследствие выпотевания и вымывания светостабилизирующий фрагмент иногда вводят
в полимерную молекулу; напр., в качестве С. используют сополимеры фенил-5-акрилоилсалицилата
или фенил-5-мета-крилоилсалицилата с винилацетатом, винилиден- или ви-нилхлоридом.
Оптимальное использование
С. требует учета их взаимод. с др. в-вами или С., поскольку при этом м. б. усилено
(синергизм) или ослаблено (антагонизм) действие С.
С., применяемые в лазерных
средах, фотохромных стеклах, окрашенных текстильных материалах и др., защищают
гл. обр. не основные компоненты материалов, а находящиеся в них добавки, определяющие
физ. и хим. св-ва материала. При этом для подавления первичных процессов применяют
тушители, дезактивирующие триплетные состояния добавок, а для подавления вторичных-акцепторы
радикалов.
Лит.: Рэнби Б.,
Рабек Я., Фотодеструкция, фотоокисление и фотостабилизация полимеров, пер. с
англ., М., 1978; Шляпинтох В. Я., Фотохимические превращения и стабилизация
полимеров, М., 1979; Химические добавки к полимерам. Справочник, под ред. И.
П. Масловой, 2 изд., М., 1981; Эмануэль Н. М., Бучаченко А. Л., Химическая физика
молекулярного разрушения и стабилизация полимеров, М., 1988; Developments in
polymer stabilisation, ed. by G. Scott, v. 1-8, L, 1979-87. В.Б. Иванов.
|