HALS против УФ-абсорбентов против сажи: что обеспечивает более длительную защиту?

Примечание редактора: Эта статья является частью нашего руководства по УФ-стабилизаторам для сельскохозяйственных пластмасс . Для получения полной информации о характеристиках УФ-излучения, химическом составе стабилизаторов, проверке поставщиков и выборе продукции посетите раздел «Центр».

HALS, УФ-поглотители и сажа защищают пластик от солнечного света тремя различными способами. HALS нейтрализует свободные радикалы, образующиеся под воздействием УФ-излучения, и является основой практически каждой современной сельскохозяйственной сетки. УФ-поглотители преобразуют УФ-излучение в безвредное тепло и подходят для пигментированных изделий. Сажа физически блокирует УФ-излучение и обеспечивает самый длительный срок службы черных изделий — но она работает только там, где черный цвет допустим. На практике лучшие сетки сочетают HALS с одним из двух других компонентов.

За годы работы над подбором полимерных смесей для наших собственных производственных линий я понял, что покупателям редко нужно запоминать химический состав — им необходимо знать, какая система подходит для их продукции и как определить, действительно ли поставщик ее использовал. В этом руководстве сравниваются три системы с указанием реальных показателей долговечности, и в заключение предлагается схема принятия решений, которую вы можете применить при составлении коммерческого предложения.

В чём разница между HALS, УФ-поглотителями и сажей?

Каждый из них воздействует на разные стадии повреждения, вызванного УФ-излучением: сажа блокирует свет, УФ-поглотители перехватывают энергию, а HALS нейтрализует проникшие радикалы. Они не взаимозаменяемы, и в самых эффективных составах используются оба компонента одновременно.

Как работает система HALS и почему она является её основой?

HALS прерывает цепную реакцию, запускаемую УФ-излучением в полимере, нейтрализуя свободные радикалы до того, как они разорвут новые связи, — и он самовосстанавливается, поэтому небольшая концентрация продолжает работать годами. Именно этот цикл самовосстановления объясняет, почему HALS работает с концентрацией выше допустимой и почему он является доминирующим светостабилизатором с 1970-х годов. ^[2]

Для сельскохозяйственных сеток практическое значение составляет 2.5–3% HALS в полиэтиленовой смоле высокой плотности (HDPE). Правильное содержание HALS может увеличить срок службы полиэтиленового изделия до 50% по сравнению с нестабилизированным аналогом, поэтому бюджетные сетки с содержанием HALS 1% или менее становятся хрупкими через два сезона. HALS подходит для полупрозрачных и светлых изделий, где использование сажи невозможно, и охватывает большинство современных сеток.

Когда же УФ-поглотители оправдывают свое существование?

УФ-поглотители особенно эффективны в более густых пигментированных продуктах, где толщина материала достаточна для поглощения УФ-излучения до того, как оно достигнет более глубоких слоев полимера. Они преобразуют энергию УФ-излучения в небольшое количество тепла, которое безвредно рассеивается. Однако, их эффективность снижается постепенно, и для работы требуется определенная толщина продукта, поэтому в тонком слое гораздо большее значение имеют УФ-поглотители, чем УФ-поглотители.

В практической работе редко выбирают UVA вместо HALS. Отраслевой стандарт — это комбинированная формула: HALS в качестве регенерирующей основы, поглотитель, принимающий на себя первый удар в окрашенных или более тяжелых продуктах. Эти два компонента дополняют друг друга, а не конкурируют.

Действительно ли технический углерод является самым долговечным вариантом?

Для изделий, которые могут быть черными, сажа является самым долговечным УФ-защитным средством — она блокирует излучение физически, а не химически, поэтому она не «исчерпается», как поглотители. Цифры поразительны: непигментированный полиэтилен выдерживает примерно 9 месяцев на открытом воздухе, в то время как полиэтилен с соответствующим содержанием сажи выдерживает более 25 месяцев до эквивалентного разрушения — почти в три раза больше. ^[1]

Эффект зависит от правильного подбора: около 2–2.5% мелкодисперсных частиц размером ~20 нм, хорошо диспергированных. Крупнодисперсная или плохо диспергированная сажа обеспечивает гораздо меньшую защиту. И у сажи есть одно жесткое ограничение — она существует только там, где черный продукт приемлем. Нельзя сделать полупрозрачную тепличную пленку или зеленую затеняющую сетку «более долговечными», добавив сажу. В таких случаях сажу часто используют в сочетании с HALS в гибридных системах, которые превосходят любой из них по отдельности. ^[3]

Какую УФ-систему следует выбрать?

Пусть продукт сам определяет состав: черный продукт → сажа плюс HALS; цветной или толстый продукт → УФ-поглотитель плюс HALS; полупрозрачный или легкий сетчатый материал → упаковка с HALS-светодиодами. В каждом случае HALS присутствует; меняется лишь его состав.

Одно предостережение перекрывает все остальное. Пакет стабилизаторов — это второе, а не первое решение. Если сетка изготовлена ​​из тонкой пряжи или переработанной смолы, никакая комбинация HALS, абсорбентов или технического углерода не обеспечит заявленный срок службы — материал задает предельный срок, а добавки лишь помогают его достичь. Сравните плотность материала в граммах на квадратный метр и убедитесь в использовании первичной смолы, прежде чем сравнивать химический состав стабилизаторов.

О том, как это проявляется в служебной деятельности, смотрите в нашем разделе. контрольные показатели срока службы сетки;
что касается основных свойств полимера, является ли полиэтилен высокой плотности (HDPE) устойчивым к ультрафиолетовому излучению сам по себе.; и чтобы подтвердить, что поставщик действительно использовал заявленную упаковку, как проверить заявления о стабилизации УФ-излучения.
Полная версия фреймворка размещена на... центр УФ-стабилизаторов.

Часто задаваемые вопросы

В чём разница между HALS и УФ-поглотителем?

УФ-поглотитель поглощает энергию УФ-излучения и преобразует её в тепло, поэтому он постепенно расходуется и для эффективной работы требует определённой толщины продукта. HALS, напротив, нейтрализует свободные радикалы, образующиеся под воздействием УФ-излучения, и самовосстанавливается, поэтому продолжает работать годами при низкой концентрации. В сельскохозяйственных сетках их обычно комбинируют, причём HALS выступает в качестве основы.

Действительно ли сажа лучше, чем HALS, для защиты от ультрафиолетового излучения?

Для изделий черного цвета сажа обеспечивает самый длительный срок службы — более 25 месяцев по сравнению с примерно 9 месяцами для непигментированного полиэтилена. Но она эффективна только там, где черный цвет изделия приемлем. Для цветных, полупрозрачных или светлых сеток ее использование невозможно, и тогда становится необходимым использование HALS. В самых прочных изделиях черного цвета используется сочетание обоих материалов.

Сколько HALS требуется для сельскохозяйственной сетки?

Профессиональная сельскохозяйственная сетка содержит 2.5–3% HALS в полиэтиленовой смоле высокой плотности (HDPE). Бюджетные сетки с содержанием 1% или менее обычно становятся хрупкими в течение двух сезонов. Запросите у поставщика спецификацию на смолу с указанием процентного содержания HALS — это наиболее информативный показатель в документе.

Можно ли смешивать сажу и HALS?

Да, и для требовательных черных изделий это является оптимальной практикой. Было показано, что гибридные системы, сочетающие сажу и HALS, превосходят по эффективности любой из стабилизаторов, используемых по отдельности в полиэтилене высокой плотности (HDPE). Сажа физически блокирует основную часть УФ-излучения, в то время как HALS нейтрализует образующиеся радикалы, продлевая срок службы сверх того, что обеспечивает сама сажа.

Почему в теплицах и в средах с кислой средой и агрохимикатами необходимы специальные системы HALS?

Обычные базовые HALS-препараты могут быть деактивированы кислыми агрохимикатами и продуктами на основе серы, часто используемыми в защищенном грунте. В таких условиях гораздо лучше себя зарекомендовал сорт NOR-HALS, разработанный для защиты от кислотной обработки. Если вы используете для защиты посевы, обработанные химическими веществами на основе серы или хлора, сообщите об этом своему поставщику перед заказом.

Можно ли закрепить тонкую или изготовленную из переработанного материала сетку с помощью более мощного УФ-усилителя?

Нет. Защита от УФ-излучения имеет предел, определяемый материалом. Тонкая нить слишком сильно обнажает поверхность на грамм полимера, а переработанная смола содержит разорванные цепи и загрязнения, которые расходуют стабилизатор. При неправильной загрузке добавки в слабой сетке дают все меньшую отдачу. Сначала выбирайте первичную смолу и достаточный вес, а затем систему стабилизаторов.

Поговорите с нашими экспертами

Нужны рекомендации по решениям для защиты растений?

Свяжитесь с нашими специалистами, чтобы обсудить ваши потребности и уверенно начать свой проект!

Протяни сегодня

Референсы

1. Защита пластмасс от УФ-излучения с помощью сажи — технические обзоры отрасли (Birla Carbon; Beilum Carbon): непигментированный полиэтилен сохраняет свои свойства на открытом воздухе около 9 месяцев, тогда как при добавлении 2–25% сажи с размером частиц около 20 нм этот показатель превышает 2.5 месяцев. birlacarbon.com
2. Обзор механизма развития HALS с 1970-х годов. Деструкция и стабильность полимера (2017); увеличение срока службы полиэтилена до ~50%. ScienceDirect
3. «Влияние гибридных систем на основе технического углерода и HALS на УФ-стойкость полиэтилена высокой плотности (HDPE)», ResearchGate — гибридные системы превосходят по своим характеристикам отдельные стабилизаторы. ResearchGate

Кевин Лю, основатель EyouAgro. С 1996 года мы производим сельскохозяйственные защитные сетки на собственных восьми производственных линиях в Шанхае, используя 100% первичный полиэтилен высокой плотности (HDPE) с УФ-стабилизацией на основе HALS, для фермеров в Австралии, Чили, Испании и Европе.

Далее Чтение

Почему сетки выходят из строя преждевременно: обычно это происходит из-за хранения, а не из-за ультрафиолетового излучения.

Это кажется нелогичным, поэтому скажу прямо: когда производитель пишет мне по электронной почте, что сетка "преждевременно вышла из строя", более чем в половине случаев причина вовсе не в УФ-защите.

Вот что происходило с рулоном между заводом и полем — солнце, высушивающее сложенные рулоны, сырость и грызуны в сарае, смятие или установка и снятие каждый сезон. Один фермер прислал мне фотографии сетки, "поврежденной УФ-излучением", где повреждение заканчивалось ровной линией вдоль одной стороны: рулон все лето наполовину пролежал в дверном проеме, одна сторона на солнце, другая в тени. Сама сетка была в порядке; проблема была в хранении.

В этом руководстве рассматривается, что на самом деле происходит не так при хранении и обращении, как отличить это от реального старения под воздействием УФ-излучения, а также как хранить сетки, чтобы продлить срок их службы.

— Кевин Лю, EyouAgro

Почему добавление УФ-стабилизатора не спасет тонкую (с низкой плотностью) сетку

Самая дорогостоящая ошибка, которую я наблюдаю у покупателей, — это сравнение двух сеток по степени защиты от УФ-излучения и цене, при этом игнорируя единственный показатель, который фактически ограничивает срок службы: вес.

Защита от УФ-излучения имеет предел, и его определяет плотность пряжи (GSM). Тонкая сетка с низкой плотностью имеет слишком большую площадь поверхности при слишком малом количестве материала — она изнашивается быстрее, чем любой стабилизатор может обеспечить защиту, независимо от того, сколько HALS вы добавите. Я наблюдал, как сетки с «той же степенью защиты от УФ-излучения», но вдвое меньшей плотности, рвались уже на второй сезон.

В этом руководстве объясняется, почему показатель GSM ограничивает срок службы УФ-излучения, как сравнивать показатели в граммах на м², а не только цену за м², и приводится правило двух чисел, которое мы рекомендуем каждому серьезному покупателю.

— Кевин Лю, EyouAgro

Почему мы добавляем в пластик УФ-стабилизаторы?

Это полное руководство по УФ-стабилизаторам для пластика. Из этого подробного поста вы узнаете, как добавить УФ-стабилизатор в пластик, чтобы избежать его ухудшения.