自上世纪50年代初期开始被应用到塑料中以来,光稳定剂的发展从慢到快再趋于平缓。耐光效率是光稳定剂发展的首要要求。60年代出现了苯并三唑类,其后又出现了淬灭型光稳定剂,70年代中期出现了受阻胺类光稳定剂,由于效果为吸收型的2-4倍,发展非常迅速。过去的二三十年,一大批光稳定剂的新结构被开发出来。近年来,市场对光稳定剂性能的要求趋于多样化。
1. 低碱性HALS
本文的第一部分曾提到,受阻胺类光稳定剂,从仲胺到叔胺再到N-O-R型,经历了从髙碱性到低碱性的历程。这其实是实际应用的需要。在很多场合,树脂、配方或者加工工艺都出现酸性环境。一个典型的例子是农膜,如果采用硫磺熏蒸的方式杀虫,则添加碱性光稳定剂的大棚膜的寿命将受到严重影响。再如一些树脂,如PC,PET等,如在碱性条件下水解会加速。HALS必须低碱性化以适应酸性环境的需求。N-R、N-O-R结构的低碱性HALS应运而生。许多公司均推出了相应的产品,如美国氰特公司的UV-3529,意大利3V sigma公司的HA-19,日本旭电化公司的LA 52, 德国巴斯夫的NOR 371等等。
2. 复合功能
在汽车行业,内饰部件需要良好的光稳定性和热稳定性。如果涉及喷漆工艺或特殊使用环境(如酸雨地区),又要求HALS具有低碱性。在汽车部件常用的注塑工艺中,模具结垢是非常令人头疼的问题。相对聚合物来说,配方中分子量较小的各种助剂都会增加模具沉积的风险。此外,助剂带来的表面粘性增加,也会影响消费者的主观感受,甚至无法通过行业规定的发粘性能标准。这样的现状决定了光稳定剂必须同时具备多项优良素质,它们的开发也就倾向于多功能化。
人造草皮和工业纺织品必须能经受住长时间暴露于紫外光、高温和环境污染物中。然而,除了满足这些要求之外,光稳定剂在在纤维和编织带的加工过程中面临的挑战更大。以PE单丝为例,添加剂和着色剂通常作为浓缩的母粒加入,并且通过水浴处理长丝,如果添加剂的加入造成单丝带水严重,会影响生产过程的连续性,降低产量和效率。在这种加工情况下,光稳定剂是否会对带水性造成负面影响就显得尤为重要。
3. 绿色
ECHA和REACH已经对部分苯并三唑类紫外吸收剂的使用进行了限制,这对光稳定剂的安全环保性能敲响了警钟。跳出传统的框框限制,寻找全新的、绿色的光稳定剂成为行业发展的新要求。
近期Brüggeman公司推出新的光稳定剂光谱改性剂,称其材料来自可持续的绿色化学品,没有挥发性问题。该产品具有200-800nm的宽光谱吸收,在近红外,中红外热区域和FIR远红外区域均有吸收,这个吸收范围是传统紫外光吸收剂无法比拟的。该产品还可用于薄膜,纤维或模塑应用,在PET或PC中没有发现对抗作用,这也是碱性的HALS常常无法提供的。