大多數(shù)有機化合物包括塑料在內(nèi),在太陽光長期暴曬下會變色、發(fā)脆、性能下降,這是在紫外線和氧氣作用下所發(fā)生的一系列反應的結果,這種光氧老化過程也稱為氧化性光降解。光降解所致的明顯影響是隨聚合物種類不同而異的,例如聚苯乙烯的氧化性光降解會致使產(chǎn)品變黃而聚氯乙烯會發(fā)生由黃轉紅再變黑的過程。發(fā)生光化學的變色反應后就伴生表面開裂、脆化而失強,同時在聚合物內(nèi)積貯極性基因,如酮基、醇基、羥基等而使它的電絕緣性能下降。添加各種光穩(wěn)定劑就能遲緩此種過程的發(fā)生,而達到延長制品使用壽命的目的。
根據(jù)光穩(wěn)定的原理,在光穩(wěn)定劑中最好含有下列這幾個組分:首先是紫外線吸收劑,它能先于聚合物吸收紫外線的輻射能量,通過它自身原子中電子結構的重排將輻射能轉換成熱能而耗散于大氣,一旦釋放出熱能,原子又回復到原來狀態(tài);二是猝滅劑(能量轉移劑),它具有使所放出的熱能不致?lián)p傷聚合物的功能。它不直接吸收入射的紫外線,只是待聚合物內(nèi)蓄貯到一定能量時才吸取會致使聚合物降解的過多能量,把這部分能量以熱的形式轉移到周圍大氣中;三是自由基捕獲劑,它能捕捉由紫外線作用在聚合物中所生成的活性自由基,從而抑制光氧化過程;四是紫外線的屏蔽劑,能減少紫外線對材料的透射作用。所以在提高聚合物的光穩(wěn)定過程中僅添加紫外線吸收劑,往往是不夠的。
從理論上說,純凈的高聚物是不會吸收紫外線的,只有當聚合物含有某些“雜質(zhì)”時才會吸收紫外線,并把吸收的能量以熱的形式傳遞給周圍的聚合物,促使其分子鏈斷裂而性能變劣。這些“雜質(zhì)”大多來自聚合時殘留的帶金屬離子的催化劑,聚合過程中的副反應所導致羥基、羧基、氫過氧化物等活性基團以及加工助劑如熱穩(wěn)定刑、抗氧劑、著色劑、填料等所帶入的金屬離子等。由此可見,在選用光穩(wěn)定劑時應該注意與其它助劑的協(xié)同作用。
自從三十年代末期開始使用水楊酸苯酯作為纖維素塑料的紫外線吸收劑以來直到五十年代初,光穩(wěn)定劑才在其它聚合物中獲得應用。后來由于聚烯烴塑料的迅速發(fā)展,光穩(wěn)定劑工業(yè)的發(fā)展步伐也加快了。目前,光穩(wěn)定劑不論在品種上、數(shù)量上都有較大的發(fā)展。