UV Absorber - Phụ gia hấp thụ tia cực tím

ÁNH SÁNG - TÁC ĐỘNG VÙNG ÁNH SÁNG CỰC TÍM LÊN HỢP CHẤT HỮU CƠ

Ánh sáng phân 3 vùng chính:

- Vùng cực tím (Ultraviolet): Gồm UVA(315-400nm); UVB(280-315nm); UVC(100-280nm)

- Vùng khả kiến (Visible): Bước sóng 400-700nm, được phân thành phổ ánh sáng cơ bản (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím)/

- Vùng hồng ngoại (Infrared): Bước sóng lớn hơn 700nm

Ánh sáng có bước sóng càng ngắn thì năng lượng càng cao. Các hợp chất hữu cơ nói chung bị rung động cộng hưởng mạnh bởi năng lượng ánh sáng vùng UVA và UVB, dễ gây tổn hại đến liên hết trong phân tử.

Vì thế ý tưởng cho việc phát triển một thành phần có tính chất hấp thu mạnh vùng năng lượng ánh sáng UVA, UVB sẽ giúp bảo vệ được các hợp chất hữu cơ dưới tác động của ánh sáng ngoài tự nhiên.

Lưu ý rằng, UV-A và UV-B là 2 vùng tác động có hại đến cấu trúc polymer, tuy UV-B ở vùng sóng có bước sóng thấp hơn, tuy nhiên chúng lại tạo rung lắc cộng hưởng thấp hơn so với UV-A.

HỢP CHẤT NHẠY QUANG 

Hợp chất nhạy quang là hợp chất có những biến đổi khi tiếp xúc với ánh sáng. Năng lượng ánh sáng làm chuyển dịch sự phân bổ trường năng lượng của các electron, gây ra sự dịch chuyển giữa các mức năng lượng của chúng (mà không gây ra thay đổi công thức hoá học).

Mô tả sự dịch chuyển các mức năng lượng bên trong thông qua biểu đồ JABLONSKI, như sau;

Tiếp nhận năng lượng ánh sáng, một số liên kết nhạy cảm bên trong phân tử chất nhạy quang sẽ có sự chuyển dịch electron từ mức năng lượng thấp ban đầu (S0) sang các mức cao hơn (S1, S2,...)

Sự chuyển dịch lên mức năng lượng cao có ảnh hưởng đến trường năng lượng của các liên kết kế cận, dẫn đến việc chuyển dịch các electron liên kết. Sự chuyển dịch các electron liên kết này được gọi là "sự chuyển đổi liên hệ thống" (ISC - InterSystem Crossing).

Sự lan truyền năng lượng của các electron ở mức cao (S1, S2, S3) sang các electron liên hợp, sẽ làm cho những electron này nhảy từ mức T0 lên các mức năng lượng cao (T1, T2,...)

Sự lan truyền năng lượng này làm cho mức năng lượng tan toả giảm dần (ví dụ như hình, ta thấy T1<T2<S1).

Khi dịch chuyển năng lượng giữa các mức thấp, chúng chỉ có thể sinh ra trường sóng năng lượng bước sóng dài, ít tác động đến các hợp chất hữu cơ hơn.

Hợp chất nhạy quang rất nhiều ứng dụng trong thực tế: chất hấp thu tia cực tím cho nhựa, chất tạo trắng quang học, bột màu dạ quang, hoá chất làm phim ảnh,...

CHẤT HẤP THỤ TIA CỰC TÍM LÀ GÌ?

Chất hấp thụ tia cực tím là "chất nhạy quang", chúng nhạy cảm với các bước sóng ánh sáng vùng cực tím. 

Bên trong phân tử của chúng có các electron liên kết nhạy cảm, sẽ dịch chuyển lên mức năng lượng cao dưới tác động của tia cực tím. Các electron chuyển dịch lên mức năng lượng cao này sẽ truyền năng lượng lan toả cho những electron có nhiều mức năng lượng ở vùng lân cận. Nhờ đó các năng lượng cao này được phong toả thành các bước chuyển thấp, phát ra dưới dạng nhiệt.

Sự chuyển đổi liên hệ thống bên trong chúng sẽ giúp chuyển đổi năng lượng mức cao thành những mức thấp hơn cùng với những sóng năng lượng vô hại (năng lượng nhiệt).

Những ví dụ đặc trưng, về sự chuyển đổi liên hệ thống (ISC) của các hợp chất hấp thu tia cực tím dùng cho ngành nhựa, như sau:

a. Benzotriazole:

b. Benzophenol

c. Avobenzone

NHỮNG HỢP CHẤT HẤP THU TIA CỰC TÍM PHỔ BIẾN CHO POLYMER

Ngày nay người ta tìm ra ngày càng nhiều các hợp chất hấp thu tia cực tím dùng cho polymer, nhưng phổ biến nhất là những nhóm: Benzimidazoles, Benzoates, Benzophenones, Benzotriazines, Benzotriazoles, Benzoxaxinones, Camphor derivatives, Cinnamates, Cyanoacrylates, Dibenzoylmethanes, Malonates, Oxalanilides, Salicylates