قطعات پلیمری مختلف در مدت زمان کاربری، دچار فرسودگی و پیرشدگی (Aging) میشوند. این فرایند به معنای کاهش خواص عمومی و مهندسی پلیمرها و نهایتا مناسب نبودن قطعه برای کاربری مورد نظر است. قرار گرفتن در محیطهای مهاجم مانند شرایط آب و هوایی خاص، سیالات مخرب، بارهای مکانیکی و… میتواند سرعت تخریب قطعات پلیمری را چند برابر کند، لذا مقاوم سازی پلاستیکها در برابر نور خورشید بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
یکی از مهمترین عوامل تخریب کننده هر پلیمری که در بسیاری از کاربردها قطعات پلیمری در معرض آن هستند، نور است. نور طبیعی یا همان اشعه خورشید و برخی از نورهای مصنوعی، می توانند انرژی لازم برای شکست پیوندهای شیمیایی زنجیرههای پلیمری را مهیا کنند و منجر به تخریب و تضعیف ساختار پلیمر شوند. این فرایند تخریب نوری نامیده میشود و در پایان منجر به ایجاد ریز ترک، تغییر رنگ و تضعیف خواص مکانیکی قطعه مانند مقاومت ضربه و استحکام میشود.
طناب پلیمری سمت راست محصول پلیمری نو و سمت چپ محصول پلیمری تخریب شده
اشعه فرابنفش (UV) انرژی کافی برای تخریب پیوندهای شیمیایی پلیمرهای مختلف مانند پلیالفین، پلی استر، پلی استایرن و … را دارد. تخریب توسط اشعه فرابنفش در حضور حرارت و سیالات مهاجم شدیدتر شده و سرعت بیشتری دارد. انرژی این اشعه در مناطق جغرافیایی مختلف و همچنین باتوجه به میزان ابرناکی هر محدوده متفاوت است. برای جلوگیری از این تخریب افزودنیهای جاذب و پایدارکننده در برابر اشعه UV، به ترتیب Ultraviolet Light Absorbers (UVA) و Hindered Amine Light Stabilizers (HALS)، تجاری سازی شدهاند. گروه اول، UVA، با جذب اشعه UV و تبدیل آن به گرما و گروه دوم نه با جذب، و بلکه با متوقف نمودن واکنش تخریب پلیمر منجر به پایدار سازی در برابر این اشعه میشوند.
مکانیسم پایدارسازی در برابر اشعه UV توسط HALS
جاذبها برای جلوگیری از تخریب توده پلیمر، رنگدانه و سایر افزودنی های حساس استفاده شده در پلیمر، و محافظت از محتوی درون پلیمر (برای مثال در بستهبندیها) مناسب هستند. از طرف دیگر خانواده HALS برای پایدارسازی قطعات با سطوح زیاد و ضخامت کم مانند فیلمهای پلیمری مناسب هستند. استفاده همزمان از UVA و HALS در بسیاری از کاربردها اثر همافزایی دارد. در حین انتخاب ترکیب بهینه برای پایدارسازی پلیمر در برابر نور، بایستی عواملی چون نوع پلیمر، ضخامت قطعه تولیدی، حضور سایر افزودنی ها و بهخصوص رنگدانه ها، در نظر گرفته شوند. افزودنیهای پایدارکننده در برابر نور UV به صورت مستربچ در بسیاری از کاربردها مانند قطعات خودرو، فیلمهای کشاورزی و گلخانه، الیاف، منسوجات و سایر قطعات پلیمری که در معرض تابش نور خورشید هستند، به کار می روند.