Светостабилизаторы

СВЕТОСТАБИЛИЗАТОРЫ (фотостабилизаторы), защищают разл. в-ва и материалы от действия света. Светостабилизаторы 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 (светостабилизаторы полимеров, лазерных сред, красителей, разл. препаратов и т. д.). Светостабилизаторы являются мн. прир. соединения, защищающие от повреждающего действия света клетки растит. и животных организмов, напр. каротиноиды, полигидроксиантрахино-ны, растит. пигменты.

Наиб. широко светостабилизаторы применяют для повышения светостойкости полимеров. В полимерный материал светостабилизатор может быть введен на разл. стадиях получения и переработки полимера либо нанесен на пов-сть готового изделия. Кол-во вводимого светостабилизатора обычно составляет 0,25-2,0% по массе; при использовании полимерного материала в качестве покрытия кол-во вводимого светостабилизатора достигает 10%.

Эффективность светостабилизаторов 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 светостабилизаторов 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 светостабилизаторов обычно используют в-ва, способные снизить скорость одной или одновременно неск. стадий процесса. Осн. типы соед., применяемых в качестве светостабилизаторов полимеров, приведены в таблице.

В качестве светостабилизаторов, 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). Светостабилизаторы 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 светостабилизаторов, 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 светостабилизаторы эффективны лишь в легко окисляющихся средах.

В процессе светового старения материала светостабилизаторы сами вступают в фотохим. р-ции. Для предотвращения этих нежелат. процессов используют светостойкие светостабилизаторы, 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 светостабилизаторов, 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 светостабилизаторов может действовать одновременно по неск. механизмам, один из к-рых, как правило, является основным.

Для снижения потерь светостабилизаторов вследствие выпотевания и вымывания светостабилизирующий фрагмент иногда вводят в полимерную молекулу; напр., в качестве светостабилизаторов используют сополимеры фенил-5-акрилоилсалицилата или фенил-5-мета-крилоилсалицилата с винилацетатом, винилиден- или ви-нилхлоридом.

Оптимальное использование светостабилизаторов требует учета их взаимод. с др. в-вами или светостабилизаторами, поскольку при этом м. б. усилено (синергизм) или ослаблено (антагонизм) действие светостабилизаторов.

Светостабилизаторы, 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.