UV-Stabilisator


UV-Stabilisator

UV-Stabilisatoren sind chemische Verbindungen, die als Schutz gegen Alterung durch UV-Strahlung als Additive verschiedenen Materialien, wie zum Beispiel Polymeren, zugefügt werden.

Anwendungen

Kunststoffe

Kunststoffe sind in ihrem Einsatz durch Photolyse einer Photooxidation unterworfen. Dabei entstehen verschiedene Radikale, die das Material angreifen. Durch die Radikale werden die Hauptketten des Polymers aufgebrochen und verschiedene polare Verbindungen wie zum Beispiel Peroxide eingebaut. Die Folgen dieses Abbaus sind Farbverluste, Rissbildung und generell negative Auswirkungen auf die physikalischen Eigenschaften.[1]

Lacke

In Lacken werden UV-Absorber und Radikalfänger zur Verbesserung der Bewitterungsstabilität eingesetzt. Insbesondere in Klarlacken ist von Bedeutung, dass die eingesetzten UV-Stabilisatoren farblos sind und keiner Farbveränderung unterliegen. Aufgrund der Neigung zur Migration wird in Zweischichtsystemen auch der Basislack mit UV-Stabilisatoren ausgestattet, obwohl dieser durch einen stabilisierten Decklack bereits vor ultravioletter Strahlung geschützt wird.[2]

Mechanismus

UV-Absorber

UV-Absorber funktionieren nach dem Prinzip der Lichtabsorption (Lambert-Beersches Gesetz). Die absorbierte Menge an UV-Strahlung ist dabei eine Funktion der Dicke des durchstrahlten Körpers und der Stabilisatorkonzentration[1]. Sie wird als thermische Energie wieder abgegeben.

Wirkprinzip eines Benzotriazols.[3]

In Lacken kann nanoskaliges Titandioxid als anorganischer UV-Absorber eingesetzt werden.[4]. Im Gegensatz zu dem als Pigment eingesetzten, gröberen Titandioxid sind sehr feine Typen transparent und verursachen so keine Trübung des Lacks. Insbesondere nicht nachbehandelte Titandioxidpigmente sind dagegen Hauptbestandteil des Kreidungszyklus und damit ein Hauptgrund für das Schadensbild der Kreidung.[5] Eisenoxidpigmente wirken dagegen ausschließlich als UV-Absorber, können aber aufgrund ihrer Eigenfarbe nicht in allen Anwendungen verwendet werden.[6]

Inhibitoren

Inhibitoren absorbieren keine UV-Strahlung, sondern wirken dort, wo der Abbau stattfindet, als Wasserstoffdonatoren. Ein Wasserstoffatom wird dabei an ein Peroxidradikal abgegeben. Sie bilden bei dieser Reaktion stabile Radikale, wirken also als Radikalfänger.

Hindered amine light stabilizer (HALS): Reaktion zu einem stabilen Nitroxy-Radikal

Arten von UV-Stabilisatoren

Organische UV-Absorber

Anorganische UV-Absorber

HALS (Hindered Amine Light Stabilizers)

  • Tetramethylpiperidin-Derivate

Weiterführende Literatur

  • Johannes Karl Fink: A Concise Introduction to Additives for Thermoplastic Polymers. ISBN 0-470-60955-9.

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 Ultraviolet Absorbers
  2.  A. Goldschmidt, H. Streitberger: BASF Handbuch Lackiertechnik. Vincentz Network, Hannover 2002, ISBN 3878703244, S. 191ff.
  3. T. Werner: Triplet Deactivation in Benzotriazole-TypeUltraviolet Stabilizers, Journal of Physical Chemistry 83 (1979) 320−325.
  4. Thomas Rentschler: Schützende Schichten 10. DAfP Symposium, 1./2. Juli 2005 „Farbstoffe und Licht im täglichen Leben“, Sachtleben Chemie, Duisburg (PDF).
  5. J. Winkler; Titandioxid; Vincentz Network; Hannover; 2003; ISBN 387870738X.
  6. G. Buxbaum, G. Pfaff; Industrial Inorganic Pigments; 3. Auflage; Wiley-VCH; Weinheim; 2005; ISBN 3527303634.