一、术语和定义

光稳定剂，是一种能够提高涂料耐候性的化学添加剂。在涂料行业中，耐候性是评估涂料质量的重要指标之一。为了提高涂料的耐候性，光稳定剂应运而生。与传统的紫外线稳定剂相比，光稳定剂具有更强的耐久性和防护性，能够为涂料提供更加全面的保护。

涂层的光老化过程，要求涂层中存在能有效吸收太阳紫外线的组分或结构，光老化过程常伴随着光氧化反应，为了防止有机涂料老化，涂料中最常采用的方法是添加稳定剂，如抗氧剂、光稳定剂等各种防老化剂。

太阳紫外线照射时的单线态氧、臭氧以及基态氧，是该过程发生的关键。烷基过氧化氢、自由基是光过氧、光降解得以持续进行的重要环节。因此针对这些环节，通过添加不同功能助剂抑制这些步骤，将可大大缓解聚合物涂层的光老化。这种有助于提高涂层抗光老化性能的助剂称为光稳定剂。

二、相关标准

HG/T 6008-2022《光稳定剂 聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯》

HG/T 6009-2022《光稳定剂 双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯》

HG/T 6010-2022《光稳定剂 聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-双[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}》

这3项标准均于2022年9月30日发布、2023年4月1日实施，规定了聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯（简称光稳定剂622）、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯（简称光稳定剂770）、聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-双[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}（简称光稳定剂944）的理化性能等技术要求，描述了产品的组批规则、采样、试验方法，规定了标志、包装、运输和贮存等方面的内容。

三、涂料光稳定剂的要求

合适的光稳定剂应当满足下列基本要求：

光稳定剂应具有足够的效能抑制聚合物材料的光老化，延续其光老化进程。

光稳定剂与涂料配方和固化交联体系有良好的相容性，已防止相分离。

光稳定剂应具有较低的挥发性，否则当以很少的浓度存在于涂层中时，容易发生挥发性损失。

由于光固化涂料的成膜过程涉及吸光、活性自由基的产生等环节，光稳定剂不应严重干扰这些环节的作用，否则，光固化速度和固化膜交联度等膜性能较差，达不到设计要求。

光稳定剂应具有长效抑制光老化功能。

四、涂料光稳定剂的类型

光稳定剂按其作用机理可分为4类：

（一）光屏蔽剂

这是一类能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入高分子内部，从而起到保护高分子的作用。光屏蔽剂有炭黑、二氧化钛等无机颜料和酞菁蓝、酞菁绿等有机颜料，其中炭黑屏蔽效果最好。

（二）紫外线吸收剂（UVA）

它的作用能有效地吸收波长为290~410 nm的紫外线，而很少吸收可见光，它本身具有良好的热稳定性和光稳定性。

按其化学结构主要可以分为：邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、三嗪类、取代丙烯腈类。作为辅助光稳定剂和受阻类光稳定剂共同使用，尤其是用在涂料中。

紫外线吸收剂它们吸收紫外光而激发，在回到基态时，可将光能转换为热能，或同时放出弱的荧光或磷光，如2-羟基二苯甲酮，其紫外线吸收过程表示如下：

紫外线吸收剂除2-羟基二苯酮类外，还有邻羟基三嗪类与苯并三氮唑类，如2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑，这是一类无色透明的紫外吸收剂，结构式如下图：

（三）猝灭剂

主要是二价镍的有机螯合物，它们可与受光照而激发的聚合物分子作用，通过猝灭反应，夺取聚合物激发态的能量，使其回到基态，得到的能量可以热的形式消耗掉。代表性物质有硫代双(4-叔辛基苯酚镍)（结构式如下图，其中R代表叔辛基）：

有机镍光稳定剂具有良好的性能，但因重金属离子的毒性问题，可能被其他无毒或低毒猝灭剂取代。

（四）自由基捕获剂

这类光稳定剂能捕获高分子中所生成的活性自由基，从而抑制光氧化过程，达到光稳定目的，主要包括受阻胺光稳定剂（HALS）。这是最有前途的新型高效光稳定剂之一，在国际上年平均需求增长率为20%~30%。

1. 受阻胺类光稳定剂（HALS）

其作用包括单线态氧的猝灭剂、自由基的捕捉剂、过氧化氢的分解剂，因此综合了抗紫外光稳定剂光氧化的各种作用。受阻胺的品种很多，广泛用于涂料，其一般形式表示为：

2. 氢过氧化物分解剂

是受阻胺类光稳定剂中的一种。聚合物在贮存和加工期间能产生氢过氧化物，导致聚合物的光氧化降解，氢过氧化物分解剂能就能够分解过氧化物，生成稳定的氮-氧自由基，并进一步捕获自由基，从而抑制聚合物降解。

五、涂料光稳定剂的发展趋势

近年来，随着环保意识的日益加强，涂料行业开始转向环保型光稳定剂的研究和应用。环保型光稳定剂主要分为有机硅类、有机锡类、有机硼类等几种。其中，有机硅类光稳定剂因其无毒、无味、无刺激性等优点，成为了市场上的主流产品。此外，环保型光稳定剂还具有更好的生物相容性和可降解性，有利于保护环境和人体健康。

未来光稳定剂的发展趋势是向高效、高分子量化、多功能化、无毒化方向发展。HALS仍是主流，其中部分低分子量的要被高分子量的、多官能团的、非碱性的和反应型的品种所取代。