防护箱的 UV 稳定剂：受阻胺与苯并三唑的配比

快速答案：UV 稳定剂在箱体里要同时解决两件事，苯并三唑类吸收 300 到 385 nm 的紫外能量，受阻胺把已经生成的自由基捕获掉，两者按 0.2 % 到 0.4 % 起步配比，才能在 2500 小时氙灯老化后把色差压在 ΔE 2 以内。

目录

• UV 稳定剂在箱体里承担的两件事
• 受阻胺的自由基捕获与添加窗口
• 苯并三唑的遮蔽效应与厚度关系
• 颜料与壁厚对配比的影响
• 氙灯与 QUV：两种老化与判定线
• FAQ

一、UV 稳定剂在箱体里承担的两件事

PP 的叔碳氢键在 300 nm 以下的紫外波段吸收光子后生成烷基自由基，与氧结合成过氧自由基，链断裂之后表面粉化、颜色发黄、冲击强度往下掉。户外曝晒 12 个月，未加稳定的试样断裂伸长率可以从 300 % 掉到 50 %，表面粉化到手指一擦就掉粉。

所以 UV 稳定剂要做的其实是两件事，缺一件都不成立。第一件是吸收，苯并三唑类把 300 到 385 nm 的光子转成热耗散，让能量到不了树脂主链；第二件是捕获，受阻胺把已经生成的烷基自由基与过氧自由基终止掉，阻止链反应往深处走。

只做吸收，表层 0.05 mm 内仍会劣化，因为吸收剂本身在曝晒中不断被消耗；只做捕获，深层拿不到保护，因为受阻胺需要光氧化过程才能转化成有效形态。配比的意义就在这里，两种机理互补，一条腿断了，另一条也撑不住。

添加量的量级要记牢：紫外吸收剂 0.2–0.4 %，受阻胺 0.2–0.6 %，合计不超过 1.0 %。越过 1.0 % 之后力学性能与气味都开始变化，成本也划不来。

助剂的加入顺序同样影响结果。两种助剂先做成 10 % 浓度的母粒，再按比例与本色料混配，混料 8 min，避免受阻胺在高速混合中升温结块；直接粉料共混的批次，同一配方下实测色差的离散度会大一倍。

二、受阻胺的自由基捕获与添加窗口

受阻胺的核心是 2,2,6,6-四甲基哌啶环，按氮上的取代基分三型：NH 型、N–CH₃ 型与 N–OR 型。NH 型活性最高，碱性也最强，遇到酸性助剂会变成铵盐失去活性；N–OR 型碱性低，更适合含卤体系与酸性色粉。

受阻胺靠循环工作。哌啶氮氧自由基捕获烷基自由基生成烷氧胺，烷氧胺再与过氧自由基反应，把自己复原成氮氧自由基，一个分子能循环几十次。这就是 0.2 % 就能起效的原因，而同等质量的紫外吸收剂只能一次性消耗掉。

分子量决定它留在哪里。聚合型受阻胺的数均分子量 2000–3500，迁移慢，适合 3 mm 以上壁厚；单体型分子量 500 上下，在 1.8 mm 薄壁件里容易析到表面，形成一层白雾。

窗口落在 0.2 % 到 0.6 %。0.2 % 是起效线，0.4 % 是平衡点，0.6 % 之后边际收益明显变缓；超过 0.8 % 时，受阻胺与酸性色粉争夺同一批自由基，实测保留率反而下降 3–5 个百分点。

三、苯并三唑的遮蔽效应与厚度关系

苯并三唑类紫外吸收剂的吸收峰在 340 nm 附近，摩尔吸光系数约 1.5×10⁴ L/(mol·cm)，覆盖 300 到 385 nm。按比尔-朗伯定律，吸光度与浓度、光程成正比，壁厚翻倍等于光程翻倍，同一浓度下的遮蔽效果也翻倍。

2 mm 壁厚、0.3 % 添加时，340 nm 处的透过率可以压到 5 % 以下；4 mm 壁厚用 0.2 % 就够；1.5 mm 的薄壁件要提到 0.4 %，否则背面仍有 12 % 左右的紫外透过。这条规律是配比不能照抄别人配方的原因。

品种要看两个参数。UV-326 迁移量低，适合浅色外观件；UV-328 吸收强但分子量小，长期户外会析出；UV-234 分子量高，耐迁移最好，价格也最高。食品接触件优先选高分子量品种。

四、颜料与壁厚对配比的影响

颜料会改写整个体系的光路。炭黑 2 % 是最强的遮蔽，粒径 20 nm 时 340 nm 透过率低于 0.1 %，此时紫外吸收剂可以降到 0.1 % 甚至不加；但炭黑表面带羧基与酚羟基，会吸附受阻胺使其局部失效，受阻胺要提到 0.5 % 或改用 N–OR 型。

钛白粉走另一条路。2 % 的金红石型钛白对紫外有散射与反射，与紫外吸收剂叠加后可以把后者降 0.1 %；代价是钛白本身带光催化活性，必须做包覆处理，否则会加速树脂降解，加了 UV 稳定剂也不够。

浅色与深色的处理完全不同。米白、浅灰件没有颜料遮蔽，必须紫外吸收剂与受阻胺双配；深灰、军绿件靠颜料挡掉一部分，紫外吸收剂可以减半。

壁厚分布比名义壁厚更重要。滚塑箱标称 3.5 mm，实测最薄处常出现在圆角，只有 2.6 mm，这一处的 UV 稳定剂有效浓度按厚度折算要补 15 %，否则圆角会先粉化，整箱的外观判定跟着一起失守。

五、氙灯与 QUV：两种老化与判定线

氙灯按 ISO 4892-2 方法 A 循环 1：102 min 光照加 18 min 喷淋，340 nm 辐照度 0.51 W/m²，黑标温度 65 ℃，箱内相对湿度 50 %。它保留全光谱，对颜色变化的还原最接近户外。

QUV 按 ASTM G154 循环 1：8 h 的 UVA-340 光照、60 ℃，配 4 h 冷凝、50 ℃。它没有全光谱，短波能量集中，对某些颜料与受阻胺的排序会与氙灯相反，两种都做才稳。

等效换算是粗略的：温带户外 1 年约等于氙灯 800–1000 h，亚热带的海南 1 年约等于 1500 h。要覆盖 3 年就做 2500 h，要覆盖 5 年就做 4000 h。报价单上只写多少小时、不写辐照度与循环条件的老化数据，不能直接比。

试样准备也有讲究。每组取 3 件 60×60 mm 试片，从同一模次的箱盖平面区裁下，边缘用 400 目砂纸磨掉毛刺；辐照度每 500 h 用 340 nm 探头校准一次，偏差超过 0.02 W/m² 就换灯管。试片若取自带筋位的部位，UV 稳定剂的实测保留率会偏好 3–5 个百分点。

判据有三条：色差 ΔE ≤2（CIELAB，D65/10°）、简支梁冲击强度保留率 ≥70 %、表面粉化按 ISO 4628-6 评级 ≤1 级。

色差最先报警。ΔE 到 2 时肉眼已经能看出区别，此时冲击强度通常还有 80 %；等冲击掉到 70 %，外观早就不能交付。所以判定顺序是先看色差，再看力学，最后看粉化。

结论

UV 稳定剂的配比是两条曲线叠加的结果。苯并三唑类吸收 300 到 385 nm，2 mm 壁厚、0.3 % 就能把 340 nm 透过率压到 5 % 以下；受阻胺靠循环捕获自由基，0.2 % 起效、0.4 % 平衡，超过 0.8 % 反而被酸性色粉拖累。炭黑 2 % 的深色件把紫外吸收剂降到 0.1 %，受阻胺却要提到 0.5 %；薄壁圆角处按实测 2.6 mm 折算再补 15 %。判定以 ΔE ≤2 与冲击保留率 ≥70 % 为准，2500 h 氙灯对应温带户外 3 年。试样从同一模次裁取、辐照度按时校准，数据才有可比性；氙灯与 QUV 两种老化都走完，再下结论。

本文仅讨论容器（箱体）侧的规格与设计含义，不涉及箱内物品的任何操作、装填或使用事项。

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