पराबैंगनी विकिरण के संपर्क में आना
सूर्य की पराबैंगनी विकिरण के संपर्क में आने से समय के साथ प्लास्टिक ख़राब हो सकता है। पॉलिमर फोटोडिग्रेडेशन तब होता है जब छोटी तरंग दैर्ध्य वाली अदृश्य पराबैंगनी विकिरण प्लास्टिक में पॉलिमर श्रृंखलाओं को तोड़ देती है। इसे फोटोडिग्रेडेशन प्रक्रिया कहा जाता है। यह पराबैंगनी विकिरण के संपर्क के कारण होता है और भौतिक गुणों में कमी का कारण बनता है। इनमें प्रभाव शक्ति का नुकसान, रंग परिवर्तन, टूटना, बढ़ाव और तन्य शक्ति का नुकसान और सतह का चाक होना शामिल है। उदाहरण के लिए, यूवी विकिरण के कारण होने वाले फोटोडिग्रेडेशन के कारण बगीचे की कुर्सियाँ धूमिल और भंगुर हो सकती हैं। इसके अलावा, स्टेडियम की सीटों का रंग चाक-चौबंद दिखाई देगा, और कुछ प्लास्टिक पीले और फट भी जाएंगे।
पराबैंगनी विकिरण के कुछ लक्षण
पराबैंगनी विकिरण सौर स्पेक्ट्रम का केवल 4.6 प्रतिशत बनाता है। इसे नैनोमीटर (एनएम) में मापा जाता है और 290 से 400 तक होता है। हालांकि, यूवीबी रेंज का सबसे आक्रामक हिस्सा 280 और 315 नैनोमीटर के बीच बहुत छोटी तरंग दैर्ध्य है। इसलिए, यूवी विकिरण ऊर्जा जोखिम (विकिरण) की मात्रा इस बात पर निर्भर करती है कि आप दुनिया में कहां हैं।
विकिरण क्या है
विकिरण एक निश्चित अवधि में किसी विशिष्ट क्षेत्र पर आपतित पराबैंगनी विकिरण ऊर्जा की मात्रा है। 1Ly=1 cal/cm 2=4.184 E 4 जूल/m 2 (Ly=Langley) इसलिए, सूडान में एक वर्ष के निरंतर बाहरी उपयोग के लिए, प्लास्टिक भागों में स्थानांतरित ऊर्जा 220kcal/cm 2/वर्ष है, जबकि स्वीडन में यह 70 है।
प्रत्येक प्लास्टिक 290-400 एनएम यूवी क्षेत्र में कुछ तरंग दैर्ध्य के प्रति संवेदनशील है। इसलिए, पॉलीप्रोपाइलीन के तीन मैक्सिमा हैं 290-300, 330 और 370 एनएम। नायलॉन की रेंज 290-315 है, जबकि पीवीसी होमोपोलिमर की रेंज 320 है।
यूवी विकिरण द्वारा पॉलिमर का क्षरण
पॉलिमर फोटोडिग्रेडेशन तब होता है जब सूर्य से पराबैंगनी विकिरण को क्रोमोफोर्स नामक पॉलिमर संरचना में रासायनिक समूहों द्वारा अवशोषित किया जाता है। क्रोमोफोर "एक परमाणु या परमाणुओं का समूह है जिसकी उपस्थिति एक यौगिक का रंग निर्धारित करती है"। पॉलिमर फॉर्मूलेशन में अन्य योजक जैसे हैलोजेनेटेड फ्लेम रिटार्डेंट, फिलर्स और पिगमेंट शामिल हो सकते हैं। इसलिए, फोटोइनीशिएशन प्रक्रिया को दबाने के लिए यूवी स्टेबलाइजर्स विकसित किए गए और पॉलिमर में जोड़े गए। पहले तीन प्रकार यूवी अवशोषक, क्वेंचर्स और बाधाग्रस्त अमीन प्रकाश स्टेबलाइजर्स (एचएएलएस) हैं।
1) यूवी अवशोषक
अवशोषक फोटोस्टेबलाइज़र हैं जो यूवी विकिरण को अवशोषित करने के लिए क्रोमोफोर्स के साथ प्रतिस्पर्धा करके काम करते हैं। इस प्रकार, अवशोषक हानिकारक यूवी विकिरण को हानिरहित अवरक्त विकिरण या गर्मी में परिवर्तित करता है जो पॉलिमर मैट्रिक्स के माध्यम से फैल जाता है। यूवी अवशोषक का लाभ यह है कि उनकी लागत कम होती है, लेकिन वे केवल अल्पकालिक जोखिम के लिए उपयुक्त हो सकते हैं। यूवी अवशोषक में शामिल हैं:
सोखनेवाला
यूवी अवशोषक का लाभ यह है कि उनकी लागत कम होती है, लेकिन वे केवल अल्पकालिक जोखिम के लिए उपयुक्त हो सकते हैं। यूवी अवशोषक में शामिल हैं:
कार्बन ब्लैक सबसे प्रभावी और आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले यूवी विकिरण अवशोषक में से एक है।
एक अन्य यूवी अवशोषक रूटाइल टाइटेनियम ऑक्साइड है, जो 300-400 एनएम रेंज में प्रभावी है। हालाँकि, यह 315 से नीचे की बहुत छोटी तरंग दैर्ध्य UVB रेंज में बहुत उपयोगी नहीं है।
हाइड्रोक्सीबेन्ज़ोफेनोन
तटस्थ या स्पष्ट अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होने के लाभ के साथ हाइड्रोक्सीफेनिल बेंज़ोट्रायज़ोल भी एक प्रसिद्ध यूवी स्टेबलाइज़र है। 100 माइक्रोन से नीचे के पतले भागों में हाइड्रोक्सीफेनिलबेन्ज़ोट्रायज़ोल बहुत उपयोगी नहीं होते हैं।
पीवीसी के लिए बेंज़ोफेनोन
पॉलीकार्बोनेट के लिए एंज़ोट्रायज़ोल और हाइड्रॉक्सीफेनिलट्रायज़िन।
पॉलियामाइड्स के लिए ऑक्सालैनिलाइड
2) शमनकर्ता
क्वेंचर्स ऊर्जा हस्तांतरण प्रक्रिया के माध्यम से क्रोमोफोर की उत्तेजित अवस्था को जमीनी अवस्था में लौटाते हैं। ऊर्जा हस्तांतरण एजेंट प्लास्टिक सामग्री के फोटोऑक्सीकरण के दौरान और हाइड्रोपरॉक्साइड के अपघटन के दौरान गठित कार्बोनिल समूहों की उत्तेजित अवस्था को कम करके कार्य करते हैं। यह बंधनों को टूटने और अंततः मुक्त कणों के निर्माण को रोकता है।
निकेल शमन एजेंट
निकेल क्वेंचर आमतौर पर कृषि फिल्म निर्माण में उपयोग किया जाने वाला प्रकार है। इनका व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता क्योंकि इनमें भारी धातुएँ होती हैं और अंतिम उत्पाद को भूरा या हरा रंग देते हैं। हालाँकि, नीचे चर्चा की गई बाधित अमीन प्रकाश स्टेबलाइजर्स की तरह, निकेल क्वेंचर्स यूवी विकिरण को स्थिर करने में प्रभावी नहीं हैं।
3) हिंडर्ड अमीन लाइट स्टेबलाइजर (एचएएलएस)
एचएएलएस लंबे समय तक चलने वाले ताप स्टेबलाइजर्स हैं जो प्लास्टिक सामग्री के फोटोऑक्सीकरण के दौरान बनने वाले मुक्त कणों को फंसाने का काम करते हैं। एचएएलएस इस प्रकार फोटोडिग्रेडेशन प्रक्रिया को सीमित करता है। यूवी विकिरण के अवशोषण से उत्पन्न होने वाले मुक्त कणों को नष्ट करने की एचएएलएस की क्षमता को डेनिसोव चक्र के रूप में ज्ञात प्रक्रिया में नाइट्रोक्सिल समूहों के गठन द्वारा समझाया जा सकता है।
हालाँकि व्यावसायिक रूप से उपलब्ध HALS उत्पाद संरचना में व्यापक रूप से भिन्न होते हैं, उन सभी में 2,2,6,6-टेट्रामेथिलपाइपरिडीन रिंग संरचना होती है। एचएएलएस सबसे कुशल यूवी विकिरण स्टेबलाइजर्स में से कुछ हैं।
विभिन्न प्लास्टिक के लिए यूवी स्टेबलाइजर्स
उदाहरण के लिए, एचएएलएस ने ऑटोमोटिव उद्योग में पॉलीप्रोपाइलीन के विकास में योगदान दिया है। जबकि एचएएलएस पॉलीओलेफ़िन, पॉलीइथाइलीन और पॉलीयूरेथेन में भी बहुत प्रभावी हैं, उन्हें पीवीसी में यूवी विकिरण के लिए स्टेबलाइजर्स के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है।
यूवी स्टेबलाइजर्स का संयोजन
चूंकि सभी तीन कार्य विभिन्न तंत्रों के माध्यम से काम करते हैं, इसलिए उन्हें अक्सर सहक्रियात्मक यूवी विकिरण अवशोषित एडिटिव्स में संयोजित किया जाता है। उदाहरण के लिए, रंग प्रणालियों में फीकापन और मलिनकिरण को रोकने के लिए बेंज़ोट्रायज़ोल का उपयोग अक्सर एचएएलएस के साथ संयोजन में किया जाता है।
