新型受阻胺类光稳定剂在塑料中的应用研究进展

王菁 ,  李梦竹 ,  孙燕琳 ,  胡锦青 ,  杨冰冰 ,  鲁新康 ,  朱炜

塑料科技 ›› 2026, Vol. 54 ›› Issue (3) : 216 -221.

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塑料科技 ›› 2026, Vol. 54 ›› Issue (3) : 216 -221. DOI: 10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2026.03.038
综述

新型受阻胺类光稳定剂在塑料中的应用研究进展

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Application Research Progress of New Hindered Amine Light Stabilizers in Plastics

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摘要

受阻胺类光稳定剂(HALS)因卓越的光稳定性已成为塑料行业不可或缺的功能助剂。文章系统梳理HALS的光稳定作用机制,包括阻断自由基链式反应、分解氢过氧化物和猝灭单线态氧,重点介绍复配协同增效、分子结构调整和多功能集成三大改性策略,总结HALS在农用薄膜、建筑塑料及汽车内外饰部件等领域的应用现状。HALS未来应与生物基材料结合,实现绿色可持续发展,并依据使用需求实现功能自适应调整。

Abstract

Hindered amine light stabilizers (HALS) have become indispensable functional additives in the plastics industry due to their excellent light stability. The article systematically reviews the light stabilization mechanisms of HALS, including scavenging free radical chain reactions, decomposing hydroperoxides, and quenching singlet oxygen, with emphasis on three major modification strategies of synergistic compounding, molecular structure optimization, and multifunctional integration. The current applications of HALS in agricultural films, construction plastics, and automotive interior and exterior components are summarized. In the future, HALS should be combined with bio-based materials to achieve green and sustainable development, and realize adaptive functional adjustments based on specific application requirements.

关键词

受阻胺类光稳定剂 / 复配协同 / 分子结构调整 / 多功能集成 / 塑料

Key words

HALS / Synergistic compounding / Molecular structure optimization / Multifunctional integration / Plastic

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王菁,李梦竹,孙燕琳,胡锦青,杨冰冰,鲁新康,朱炜. 新型受阻胺类光稳定剂在塑料中的应用研究进展[J]. 塑料科技, 2026, 54(3): 216-221 DOI:10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2026.03.038

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光稳定剂在现代材料科学中发挥至关重要的作用,特别是在塑料、橡胶、涂料和合成纤维等聚合物制品中,通过抑制光降解显著延缓材料性能劣化。根据作用机理的差异,光稳定剂主要分为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂和自由基捕获剂。其中,受阻胺类光稳定剂(HALS)作为自由基捕获剂的代表,表现出更优异的长效稳定性。经过改性的高分子量HALS还可有效降低材料使用过程中的迁移损失,同时满足环保领域对低毒性添加剂的需求,在抑制户外材料光致褪色与黄变方面展现出显著优势[1-3],因而受到广泛关注。
HALS的多重光稳定性能主要源于其独特的分子结构:(1)由四甲基哌啶母环的立体屏蔽作用产生的空间位阻效应可有效抑制自由基迁移;(2)以2,2,6,6-四甲基哌啶为核心结构,通过烷基侧链控制分子量,同时借助N-取代基实现碱性调节。HALS的光稳定效率与其有效氮含量和分子量正相关,短链烷基取代虽不会大幅降低有效氮含量,却因分子量较小易引发迁移析出,导致材料短时间内脆化;而长链烷基取代虽因提高分子量而具备优异的耐析出性,从而提升材料的耐久性,但同样会大幅降低有效氮含量,稀释活性位点密度。此外,HALS中N-取代基的碱性直接影响其环境适应性,当N-取代基为氢原子时,强碱性易使HALS在酸性介质中发生质子化失活,而引入位阻基团可通过立体屏蔽稳定氨基活性[4-6]。因此,如何合理设计和调控HALS的结构以实现其优异的光稳定性是研究重点。
本文从HALS的作用机理出发,综述其改性方法及应用,为HALS更好地在塑料中应用提供参考。

1 HALS的作用机理

当聚合物受光辐射时,其分子链中的官能团通过光引发过程吸收光子能量,引发链式光氧化反应,生成烷基自由基、过氧自由基等高活性中间体,并伴随氢过氧化物和单线态氧的累积,从而造成聚合物降解。HALS主要通过阻断自由基链式反应、分解氢过氧化物和猝灭单线态氧能量3种机制阻断聚合物这一自加速降解过程,其立体位阻效应还增强其在使用过程中的持久性与环境适应性,因此HALS可从多维度动态协同发挥防护机制作用[7-8]

1.1 阻断自由基链式反应

HALS的核心功能源于受阻胺母体的动态自由基捕获能力。在有氧光照条件下,HALS会形成氮氧自由基,进而消除聚合物热氧化与光氧化降解过程中产生的烷基自由基,从而阻断聚合物的自由基链式反应。此外,烷基自由基被捕获后生成的酯和过氧化酯等化合物与聚合物新产生的烷基自由基结合,会再生成氮氧自由基,从而持续抑制光氧化反应[9]

1.2 分解氢过氧化物

在聚合物中,烷基链段在氧分子参与下发生自催化氧化反应,生成高活性的氢过氧化物中间体。氢过氧化物容易分解并释放出自由基,若在聚合物中过量累积,会加速光氧化降解。HALS的氧化中间体能够将氢过氧化物还原为较稳定的醇和水,从而有效促进氢过氧化物的分解,并生成氮氧自由基,可捕捉其他自由基,协同进一步分解氢过氧化物,从而抑制聚合物的降解。研究表明,HALS分解氢过氧化物的能力与氮原子上的取代基、其在聚合物中的稳定性以及活性密切相关[10-11]

1.3 猝灭单线态氧

单线态氧作为高活性电子激发态氧分子,在光敏化反应中通过能量转移机制引发聚合物链的氧化性断键,是导致材料光降解的原因之一。尽管HALS对激发态物质无直接猝灭效应,但其氧化生成的氮氧自由基可通过物理猝灭机制高效抑制单线态氧的破坏作用。氮氧自由基的未配对电子通过能量转移使激发态氧分子以非辐射跃迁形式返回基态,该过程可实现高效猝灭,从而保护聚合物不受损害[12]

2 HALS的改性方法

HALS的工程应用因其环境适应性不足、功能单一及与聚合物基体相容性差等问题而受限。针对这些问题,可通过HALS的复配协同增效、分子结构调整与功能基团引入等改性方法进行改善,旨在提高其在聚合物中的相容性、耐久性和光稳定性。研究表明,将HALS与紫外线吸收剂、抗氧剂等添加剂复配,或通过分子结构调整改变HALS的分子量以及引入功能性侧链等方法,可增强其抗老化性能,减少因迁移导致的稳定性失效[13-14],增加阻燃、抗菌等功能,显著提高HALS的应用稳定性,扩大应用范围。

2.1 复配协同增效

HALS常与紫外线吸收剂复配使用以提高光稳定性,如苯并三唑类(UVA)和二苯甲酮类(UVB)。该类紫外线吸收剂可选择性阻隔260~400 nm紫外线,与HALS的光稳定机制形成协同作用,构建表层吸收-深层猝灭的防护体系[15]

为提升光致变色染料的耐候性与使用寿命,胥雪双等[16]以水性聚氨酯为内层壁材封装HALS,再通过溶胶-凝胶法在表面形成二氧化硅无机保护层的双层包覆技术构建光稳定协同体系。实验表明,经染料整理后的锦纶织物在氙灯老化试验箱中老化40 h后,耐光色牢度保持在4级。该材料二氧化硅壳层在紫外辐照下不产生自由基,避免引发二次光降解,HALS持续猝灭渗透至内层的残余自由基,维持光致变色染料的分子稳定性。该技术为智能纺织品开发提供兼具长效稳定性与快速响应特性的解决方案。

YANG等[17]使用HALS与苯并三唑的复配涂层对户外竹子重组板(OBS)进行耐候处理。研究表明,经过处理的OBS老化300 h后色差(ΔE)仅为未处理的1/5,大幅降低紫外线对OBS的损伤。这是因为HALS与苯并三唑形成从表层吸收到内部猝灭的立体保护层,同时HALS能够抑制涂层中木质素与基料之间的光氧化反应,保持涂层与基材之间的附着力,防止涂层表面失去光泽和透明度。该研究为竹木产品的防风化保护提供方案,有助于保护森林资源。

计伟等[18]探讨HALS与UVA和UVB复配对通用级聚苯乙烯树脂耐紫外老化性能的影响。结果表明,经28 d紫外老化后,复配组的拉伸强度显著高于单一HALS组,表面裂纹密度降低78%。这是因为UV系列紫外光吸收剂能够有效吸收波长为260~280 nm的紫外线,弥补HALS在该波段的吸收空缺。此外,HALS中氮原子的孤对电子能够与样品中的金属离子形成配位,从而提高样品的抗紫外光老化性能。

石蜡产品在紫外线和热作用下容易发生氧化变色,稳定性下降。罗奥等[19]采用系统性正交实验揭示HALS、紫外线吸收剂与抗氧剂的复配协同规律。结果表明,当HALS与紫外光吸收剂复配时,能够产生协同效应,进一步提升石蜡的光安定性。这表明合理搭配HALS和其他添加剂能够显著提高石蜡产品的光安定性和整体质量。该研究为石蜡光安定性提升提供解决方案。

2.2 分子结构调整

传统的HALS因强碱性及低分子量,易产生迁移、挥发及溶剂抽提等问题,导致光稳定效率衰减,同时可能引发环境污染。调节HALS分子结构中的烷基取代基及N-取代基可增加分子量,提升其与聚合物基体的相容性,同时降低迁移损失与生物毒性。但分子量过高会阻碍受阻胺活性基团的运动自由度,反而削弱其自由基捕获效率。传统HALS以2,2,6,6-四甲基哌啶为核心结构,其哌啶环上的仲胺基团在酸性环境中易与质子结合形成铵盐,不仅抑制氮氧自由基的生成速率,还会引发光稳定功能失活[20-21]。因此,调整HALS的分子结构以提高其性能是研究重点。

李军等[22]对HALS进行N-取代,合成一种单体型低碱性HALS,在提高其光稳定性的同时降低碱性。研究表明,添加低碱性HALS的低密度聚乙烯(LDPE)薄膜经过3 200 h紫外灯老化后,断裂伸长保留率达到81%,极大地增强LDPE的耐老化性能。低碱性受阻胺光稳定剂的开发使其在与酸性助剂、含卤阻燃剂及酚类抗氧剂复配使用时保持结构和性能的稳定,这极大地拓展了HALS的应用范围。

MOUSAVI-FAKHRABADI等[23]对HALS烷基侧链进行取代,制备不饱和4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶(UATMPP),提高HALS的相对分子质量;同时,将UATMPP接枝至聚烯烃弹性体(POE)表面,再与LDPE熔融共混,制备POE/LDPE复合体系。通过紫外加速老化试验发现,改性后POE/LDPE共混物的羰基指数在经过600 h照射后仍接近零,说明UATMPP在抑制羰基生成和延缓光氧化降解方面表现优异,展现出突出的抗紫外线及抗老化能力,分子量的增加保证了UATMPP在长期使用时的稳定性。

樊孟孟等[24]基于分子结构设计理念,以马来酸酐和蒽油为前驱体,对HALS烷基侧链进行取代,随后在碱性体系中引入钙离子,制备得到HUV-32,在提高HALS分子量的同时降低碱性。将HUV-32引入沥青中,研究表明,添加1.5% HUV-32改性的沥青中羰基指数较未改性沥青降低约45%,表明其可有效抑制光氧化反应。经HUV-32改性的沥青在低温下劲度模量增幅小,蠕变速率下降幅度小,低温抗裂性强。受阻胺基团捕获自由基的协同效应与钙离子的紫外屏蔽作用为开发长效抗老化沥青材料提供新思路。

李聪[25]使用三聚氯氰和吗啉对三嗪环骨架进行亲核取代反应,再对HALS进行双取代构建受阻胺功能单元,得到光稳定剂8323,提高相对分子质量,最后对8323进行甲基化还原,引入N-甲基基团以降低HALS的碱性并增强稳定性。该工艺通过分步组装取代基、精准温度控制及环保试剂替代,实现高选择性合成,为工业化对兼具高效性与可持续性光稳定剂的需求提供解决方案。

2.3 多功能集成

HALS的多功能化是当代发展的重要趋势。研究人员在传统受阻胺结构的基础上,连接了抗氧化、阻燃和紫外吸收等功能性基团[26],通过集成多种功能单元,在维持受阻胺固有光稳定机制的同时,赋予材料抗氧化、阻燃等协同防护特性,显著拓展HALS在航空航天、电子封装等高端领域的应用范围。

CUI等[27]以2-羟基苯基-苯并三唑化合物(UV-P)为结构单体,合成两种多功能光稳定剂UVH-1和UVH-2,均包含UVA和HALS的分子碎片。在溶液状态下应用于染料、聚丙烯腈和聚氨酯的光保护时,UVH-1和UVH-2均表现出优异的紫外线吸收能力和卓越的光稳定效果。这主要是由于两者的结合增加了助剂的相对分子质量,有效抑制光稳定剂在聚合物基体中的迁移和抽提现象,同时两者的协同增效作用进一步加强了染料和聚合物的光稳定性。

方兴亮[28]将受阻胺基团与阻燃功能单元集成于同一分子中,成功开发出兼具光稳定与阻燃双功能的N-烷氧基受阻胺(NOR型)助剂TF-1。性能测试表明,添加0.5% TF-1后,聚乙烯(PE)薄膜的极限氧指数(LOI)比空白样提升约30%,说明阻燃性能良好;空白PE薄膜在经过400 h老化后出现明显龟裂,而添加TF-1的PE薄膜老化800 h后也基本保持完整,表现出优异的防老化效果。TF-1在基体中无迁移析出,分子量的提升显著改善材料相容性及HALS稳定性。该研究通过分子内功能协同效应,实现光稳定与阻燃性能的同步提升,为解决传统复配体系相容性差、易产生拮抗作用等问题提供新思路。

ABUALNAJA等[29]使用具有仲胺和羟基末端基团的苯乙烯基桥连三氰基呋喃(TCF)染料取代HALS烷基侧链,合成含有受阻胺基团的新型TCF染料。研究表明,通过对HALS进行烷基化修饰,形成空间位阻效应,有效抑制了胺基团的氧化反应,不仅提高染料的光稳定性,还使其光致褪色速率大幅降低。对HALS烷基化修饰产生的阳离子特性还赋予染料长效抗菌性能,对金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和大肠杆菌表现出广谱抗菌活性。这种兼具光稳定性与生物抗性的协同效应,为染料在激光打印、光固化3D打印等需要同时耐受强光和微生物侵蚀的工业场景中的应用提供了解决方案。

陈星宇[30]将木质素磺酸钠(SLS)接枝到4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶(Temp,一种HALS单体)的侧链上,并将其引入聚丙烯(PP)中。结果表明,SLS-Temp/PP复合材料的LOI提高至33.5%,UL-94等级达到V-0。在60 h紫外线照射后,SLS-Temp/PP的拉伸和冲击强度明显高于PP对照组,老化程度得到延缓,老化前后LOI变化很小,样品经过100 h紫外老化试验后UL-94仍为V-0级。这一结果证明SLS-Temp对提高PP的阻燃性和抗紫外线性具有良好的协同效应。这种跨功能的添加剂为获得高性能PP复合材料提供良好的解决方案。

3 HALS的应用

HALS凭借其优异的抗光老化性能,广泛应用于塑料领域,尤其在户外使用的聚合物中发挥重要作用。在农用薄膜中,HALS通过抑制光氧化降解反应有效保障棚膜透光率与机械强度的持久性;对于建筑塑料构件及汽车内外饰部件,该添加剂可系统性地抑制材料黄变、表面粉化及力学性能衰退等问题[31-32]

3.1 农用薄膜

农用薄膜的应用可以有效改善作物生长环境,提高作物产量及品质,但传统塑料薄膜耐候性不足,容易降解,难以满足部分作物的生长发育需求,通常需要添加HALS以改善耐候性。同时,作物使用的农药中普遍含有的硫、氯等活性元素组分,与传统HALS的碱性特性存在化学兼容性问题。这主要是由于HALS分子结构中的氨基易与农药分解产生的酸性氧化物发生质子化反应,同时硫氯化合物在光老化过程中形成的离子可能引发HALS衍生物的化学钝化,最终导致光稳定体系的效能衰减。这种分子层面的不相容性严重制约了HALS在复杂农用环境中的长效保护能力[33-34]

SOUZA等[35]在制备聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)地膜时加入HALS/炭黑(CB),以解决PBAT易光降解的问题。结果表明,经过16 d的紫外老化后,添加HALS/CB的地膜拉伸强度是PBAT地膜的1.8倍,紫外线透过率是PBAT地膜的1/60,PBAT地膜老化后表面出现明显裂纹和孔洞,而添加HALS/CB的地膜表面更光滑。这主要是由于CB分散在PBAT基体中,通过吸收和散射紫外线减少光能对PBAT的直接损伤,抑制光引发链断裂;HALS在捕获自由基后可通过与氧气或氧化物的反应恢复活性,形成持续稳定的保护作用,HALS与CB的协同作用显著提升PBAT地膜的光稳定性和机械耐久性,保证其应用的长效性。

王向宇[36]研究HALS UV-770对地膜光稳定性的影响。经过100 h的紫外老化后,添加了HALS UV-770的地膜断裂伸长率是对照样的2.89倍,且呈现韧性断裂,光稳定性可以达到最高的Ⅳ类要求。这主要是由于HALS UV-770形成的氮氧化物捕获聚合物降解产生的自由基,从而有效抑制PBAT的C—O键断裂,提高光稳定性。优良的光稳定性能有利于提高生物降解地膜的使用寿命,还可通过控制光稳定剂的用量来调控地膜的使用寿命,从而满足不同作物的使用需求。

苏明等[37]针对传统HALS在葡萄棚膜喷洒农药石硫合剂时易发生质子化失活的问题,引入低碱性NOR型HALS及复合吸酸剂,开发出抗农药型棚膜体系。研究表明,NOR型HALS与吸酸剂的协同作用显著降低棚膜在酸性农药环境下的降解速率,经过1.5年户外使用后,拉伸强度保留率提升至60%以上,解决了传统HALS因碱性导致的失效问题,为高农药残留地区的农膜长效防护提供新方案。

龚凌等[38]在传统HALS氨基侧链上引入弱碱性哌啶衍生物,开发一种NOR结构的新型光稳定剂,并应用于大棚膜。通过模拟酸雨环境与紫外加速老化实验,含NOR大棚膜的拉伸强度保留率仍达58%,而传统HALS大棚膜已完全脆化。该新型稳定剂显著降低HALS的碱性,提高其在酸性离子环境中的活性,使其在农药残留较高的环境中仍能发挥光稳定作用,从而有效延长大棚膜的使用寿命,有效缓解传统HALS在含硫氯农药环境中的质子化失活问题。

3.2 建筑塑料

建筑塑料在使用过程中的光氧化与热氧化通常同时发生,二者通过自由基链式反应侵蚀材料的结构完整性。通过HALS与其他助剂的协同作用抑制激发态能量转移并阻断氧化链式反应,可显著提升材料在复杂气候条件下的长效耐久性[39]

唐旭[40]针对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)合金中丁二烯共轭双键在紫外照射下易断裂的问题,提出一种基于N-烷基/N-烷氧基HALS与UVA的协同改性策略。经1 560 h加速老化后,改性体系拉伸强度保留率达92%,ΔE在2.5以内,性能较普通合金提升12%。在该协同体系中,UVA优先吸收300~340 nm波段紫外辐射,抑制丁二烯的电子跃迁;N-烷氧基HALS通过可逆氧化生成硝酰自由基,有效淬灭渗透至基体内部的烷氧自由基;烷基取代基的疏水特性降低HALS与ABS中极性组分的相互作用,避免因相分离导致的稳定剂迁移损耗。该策略通过协同效应显著提升材料的光稳定性和力学性能。

宋力等[41]在高密度聚乙烯(HDPE)/高岭土复合材料中添加HALS-2020和抗氧剂1010/168以增强其光稳定性。研究表明,经过720 h光热老化后,复合材料力学性能保留率达87.1%,储能模量较低,且材料表面未发生析出现象。这主要是因为HALS-2020的重均分子量在2 600~3 400,与HDPE基体具有较好的相容性,因此难以析出,从而更好地保护复合材料,延缓光辐射对材料的老化。该研究为户外用高耐光热聚烯烃材料的开发制备提供参考。

吴春林等[42]在Temp分子上引入受阻酚基团并与磷系阻燃剂接枝,生成同时含有受阻胺和受阻酚的阻燃剂,将其加入聚氨酯中以增强塑胶跑道发泡卷材的抗老化性能和阻燃性能。结果表明,经过200 h紫外老化后,改性塑胶跑道发泡卷材的拉伸强度和断裂伸长率几乎没有下降,抗老化性能达到98.73%,阻燃性能达到V-0级别。受阻胺通过捕获自由基等途径抑制聚合物光降解反应,与受阻酚形成分子内协同效应,大幅提升塑胶跑道的抗老化性能。同时,在阻燃过程中受阻胺发挥自由基猝灭效应,抑制可燃气体的持续燃烧;磷系阻燃剂通过与受阻胺中的N元素协同配合,有效提升塑胶跑道的阻燃性能。

聚碳酸酯(PC)是目前市面上常见的塑料建筑模板材质之一,常与聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)共混改性得到PC/PBT合金,但该合金高温易变形,低温易脆裂。陈云等[43]为改善PC/PBT合金环境适应性差的问题,在共混料中加入HALS、紫外线吸收剂和抗氧剂以提高其耐候性。结果表明,上述助剂的加入不仅降低PC/PBT合金使用过程中的黄变程度,还进一步提升其耐温性,保证PC/PBT合金的环境稳定性及使用寿命。

3.3 汽车内外饰

HALS在汽车内外饰领域的应用也较为广泛。汽车长期暴露于光、热、潮湿环境中会发生老化,如表面出现开裂、粉化等现象,耐热、耐寒等物理性能变差,拉伸强度、弯曲强度等力学性能降低。为延缓其光氧化速率、延长使用寿命,常在零部件、车漆膜等制备过程中加入HALS等光稳定剂[44-45]

为响应绿色可持续发展理念,采用再生材料替代部分新材料应用于汽车零部件已成为一种新趋势。洪剑城等[46]为解决回收PP材料光稳定性差的问题,将HALS与抗氧剂复配,添加到再生PP复合材料中,制备一种车用良外观抗老化循环再生PP复合材料。测试结果表明,随着HALS与抗氧剂的加入,复合材料热老化时间延长12%,ΔE降低56%,具有较好的光稳定性能和热稳定性能,满足汽车使用要求。

汽车塑料内饰可能存在刺鼻气味,长期暴晒易老化变脆,从而降低使用寿命。张春亮[47]开发一种汽车环保内饰漆,将高分子量HALS与UVA复配使用,结合硅烷改性树脂体系,显著提升涂料的耐候性和环保性。结果表明,该内饰漆在55 ℃水煮1 000 h后仍保持完好,耐酸碱性能优异,且低气味、无有害物质释放,满足汽车内饰对耐久性和环保性的双重需求。

陈若毅[48]为改善汽车外饰塑料黄变问题,将HALS-770加入汽车塑料外饰件清漆中,以提高清漆层的抗紫外性能。结果表明,经300 h紫外老化后,HALS-770处理样品与标准样品的黄蓝色差(Δb)仅为空白样的40%,显著降低黄变程度。这主要是因为紫外线会破坏清漆层中氨基甲酸酯的C—N键,氧化生成含氧发色基团,而HALS的添加避免C—N键的进一步断裂。

目前常用的汽车漆面保护膜主要为热塑性聚氨酯,具有较好的强度和透明性,但易黄变,耐候性较差,价格昂贵,使用量受到限制。张伟[49]研发一种聚烯烃基材漆面保护膜,将HALS与主抗氧剂、UV吸收剂复配,采用吹膜工艺制备高强度、高透明、高延展、高耐候的聚烯烃改性层,与热塑性塑料层、底涂层、自修复层等共同组成漆面保护膜。测试结果显示,经2 000 h老化后,该车衣仍保持优异的耐老化性能,降低车漆因紫外老化造成的黄变,延长车漆的使用寿命。

4 结论

HALS作为高分子材料抗光老化领域的主要功能助剂,通过复配协同增效、分子结构调整及多功能集成三大策略使其性能得到显著提高,应用范围得到显著拓展。但在全球环保趋势下,HALS仍面临多重挑战。其一,现有HALS的合成工艺多依赖化石资源,与全球“双碳”目标存在矛盾;其二,生物降解材料的推广对HALS提出更高要求,须在降解周期内保持稳定,同时避免残留物污染环境。因此,未来研究方向应聚焦于:(1)开发基于生物基原料的HALS合成路线,降低对不可再生资源的依赖,实现绿色生产;(2)利用动态共价键等技术,使HALS在光、热、湿度等环境变化下自适应调整活性,提升复杂环境中的防护效率。通过推动HALS的绿色转型,在保障材料性能的同时,为全球资源节约和生态保护提供解决方案。

参考文献

[1]

姚沣航, 王孝鹏, 陈杰. 受阻胺光稳定剂稳定机理和应用[J]. 塑料科技, 2023, 51(6): 101-106.

[2]

曾雪梅, 何雨霖, 余崇东, . 受阻胺光稳定剂的协同作用及研究进展[J]. 塑料科技, 2023, 51(8): 107-111.

[3]

望秀丽, 全王榫, 姜伊宁. 受阻胺光稳定剂研究进展[J]. 中国口岸科学技术, 2024, 6(8): 39-42.

[4]

ZHAO W S, FANG G T, QIN X, et al. Multiscale characterization of the UV aging resistance and mechanism of light stabilizer-modified asphalt[J]. Reviews on Advanced Materials Science, 2024, 63: 20230152.

[5]

SONG L, LIU H Q, YANG B, et al. Effect of hindered amine light stabilizer on properties of HDPE/Kaolin composites for hydraulic gate and its mechanism analysis[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2021, 2085(1): 012040.

[6]

GIJSMAN P. A review on the mechanism of action and applicability of hindered amine stabilizers[J]. Polymer Degradation and Stability, 2017, 145: 2-10.

[7]

CHEHAT N, DOULACHE N, SALI S. Effect of ultra-violet (UV) degradation on polyvinyl fluoride (PVF) films: Investigating structural, thermal, surface, and mechanical properties[J]. Physica Scripta, 2025, 100(3): 035929.

[8]

魏鑫莹. 受阻胺类光稳定剂改善无色透明聚酰亚胺薄膜光老化研究[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2023.

[9]

MUSAJIAN D, HASAN G, HE M Y, et al. Free radical scavenging ability of sodium lignosulfonate and its application in food grade polypropylene[J]. Polish Journal of Chemical Technology, 2020, 22(2): 56-66.

[10]

欧阳锐, 叶炜婷, 林渊智, . 复配稳定剂对废旧聚丙烯再生料抗老化性能的影响[J]. 塑料科技, 2022, 50(8): 1-5.

[11]

WEI X Y, HE Z B, YUAN S Q, et al. Enhancement of ultraviolet light resistance of colorless and transparent semi-alicyclic polyimide nanocomposite films via the incorporation of hindered amine light stabilizers for potential applications in flexible optoelectronics[J]. Polymers, 2022, 14(6): 1091.

[12]

李书森. 聚烯烃材料耐迁移型光稳定剂的研究进展[J]. 塑料助剂, 2022(3): 49-55.

[13]

ZHANG Q, LEROUX F, TANG P G, et al. Low molecular weight hindered amine light stabilizers (HALS) intercalated MgAl-layered double hydroxides: Preparation and anti-aging performance in polypropylene nanocomposites[J]. Polymer Degradation and Stability, 2018, 154: 55-61.

[14]

CHRISTMANN J, GARDETTE J L, PICHON G, et al. Photostabilization of polyethylene by a hindered amine light stabilizer in blooming conditions and impact of MDO processing[J]. Polymer Degradation and Stability, 2021, 191: 109683.

[15]

牛宏. 紫外线吸收剂在高分子材料光老化防护中的应用[J]. 化学工程与装备, 2025(1): 31-33.

[16]

胥雪双, 佀利蕊, 陈百顺. 双层长效光致变色微胶囊的制备[J]. 毛纺科技, 2023, 51(7): 43-48.

[17]

YANG Y, ZHANG L, HUO H F, et al. Weatherability of bamboo scrimber: Enhance in photostability of substrate and coatings[J]. Forests, 2022, 13(3): 467.

[18]

计伟, 许佳, 申海燕, . 受阻胺光稳定剂与紫外吸收剂协同改进GPPS树脂抗紫外光老化性能研究[J]. 现代塑料加工应用, 2024, 36(1): 19-22.

[19]

罗奥, 张晓琳, 孙娜, . 提高石蜡产品光安定性技术研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(5): 24-30.

[20]

YANG X M, ZHANG J, MOSTOFA K M G, et al. Solubility characteristics of soil humic substances as a function of pH: Mechanisms and biogeochemical perspectives[J]. Biogeosciences, 2025, 22(7): 1745-1765.

[21]

DI MARO M, GIRALDI D, MENICHETTI S, et al. Mechanochemical synthesis of polypropylene-based macromolecular stabilizers[J]. Reactive and Functional Polymers, 2024, 197: 105858.

[22]

李军, 林俊义, 胡新利, . 一种单体型低碱性受阻胺光稳定剂及其制备方法: CN114736428A[P]. 2022-07-12.

[23]

MOUSAVI-FAKHRABADI S H, AHMADI S, ARABI H. Mixing of hindered amine-grafted polyolefin elastomers with LDPE to enhance its long-term weathering and photo-stability[J]. Polymer Degradation and Stability, 2022, 198: 109882.

[24]

樊孟孟, 曹海波, 闫亚鹏, . 有机盐型沥青光稳定剂的制备及其抗紫外老化性能研究[J]. 公路工程, 2023, 48(2): 123-127.

[25]

李聪. 受阻胺光稳定剂8323B的合成工艺研究[D]. 天津: 河北工业大学, 2021.

[26]

JIANG T K, ZHANG J. Comparison of UV resistance of HDPE added with hindered amine light stabilizers with different molecular structures[J]. Polymers for Advanced Technologies, 2021, 32(3): 1288-1300.

[27]

CUI Z H, XIA G, CHEN W G, et al. Synthesis of novel multifunctional photostabilizers containing UVA and HALS moieties and their effects on polymers and dyes[J]. Journal of Vinyl and Additive Technology, 2020, 26(3): 259-267.

[28]

方兴亮. 双功能受阻胺类助剂的制备及应用[D]. 西安: 西安工业大学, 2023.

[29]

ABUALNAJA K M, ABU-SAIED M A, GHAREEB R Y, et al. Synthesis, antimicrobial and photostability of novel push-pull tricyanofuran dyes bearing trolox and hindered amine[J]. Journal of Materials Research and Technology, 2021, 14: 452-463.

[30]

陈星宇. 阻燃剂对聚丙烯光老化性能的影响及阻燃抗光老化研究[D]. 北京: 北京化工大学, 2022.

[31]

范荷娜, 贾伟婷, 赵莉. 聚合型高相对分子质量低碱性受阻胺光稳定剂在耐候农膜中的应用[J]. 塑料助剂, 2024(6): 15-17.

[32]

何玲玲, 杨泽生, 吴淼. 水性木器涂料在户外场景应用与研究[J]. 中国涂料, 2024, 39(5): 20-25.

[33]

范瑞琪. 生物降解地膜中光稳定剂在土壤中的环境归趋和潜在风险研究[D]. 北京: 中国农业科学院, 2024.

[34]

COSTA T, SAMPAIO-MARQUES B, NEVES N M, et al. Antimicrobial properties of hindered amine light stabilizers in polymer coating materials and their mechanism of action[J]. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2024, 12: 1390513.

[35]

SOUZA P M S, COELHO F M, SOMMAGGIO L R D, et al. Disintegration and biodegradation in soil of PBAT mulch films: Influence of the stabilization systems based on carbon black/hindered amine light stabilizer and carbon black/vitamin E[J]. Journal of Polymers and the Environment, 2019, 27(7): 1584-1594.

[36]

王向宇. 生物降解聚乳酸共混薄膜的结构和性能研究[D]. 合肥: 中国科学技术大学, 2022.

[37]

苏明, 秦立洁, 刘丙伟, . 受阻胺光稳定剂对葡萄膜抗农药性的影响[J]. 塑料, 2024, 53(2): 35-40.

[38]

龚凌, 袁建兵, 覃双芝, . 抗农药型受阻胺光稳定剂在农用PE大棚膜中的应用效果研究[J]. 云南化工, 2023, 50(): 27-29.

[39]

赵雪钦, 王博威, 许文胜, . 用于水性车漆的受阻胺光稳定剂的合成及性能[J]. 精细化工, 2024, 41(4): 772-777.

[40]

唐旭. 抗氧剂、光稳定剂在聚碳酸酯和改性材料中的应用[J]. 化工设计通讯, 2022, 48(1): 59-61.

[41]

宋力, 谢军, 胡立伟, . 光稳定剂对水工闸门用PE-HD/高岭土复合材料性能的影响[J]. 工程塑料应用, 2022, 50(1): 148-154.

[42]

吴春林, 钟高明. 一种半预制型塑胶跑道发泡卷材: CN119242023B[P]. 2025-03-14.

[43]

陈云, 刘子洪. PC/PBT合金材料、建筑模板及其制备方法: CN114921080B[P]. 2024-04-23.

[44]

王凤华, 吕远生. 塑料材料在汽车内外饰中的应用[J]. 汽车维修, 2025(1): 19-22.

[45]

罗茜元, 王位, 蓝永豪, . 汽车外饰塑料户外曝晒与氙灯老化试验结果对比[J]. 汽车工艺与材料, 2025(3): 61-68.

[46]

洪剑城, 曾维, 朱福朋, . 一种车用良外观抗老化循环再生聚丙烯复合材料及其制备方法: CN119661931A[P]. 2025-03-21.

[47]

张春亮. 一种汽车环保内饰漆: CN119119818A[P]. 2024-12-13.

[48]

陈若毅. 汽车塑料件涂层黄变原因分析及防治研究[D]. 广州: 华南理工大学, 2019.

[49]

张伟. 一种聚烯烃基材漆面隐身车衣: CN119505735A[P]. 2025-02-25.

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