자외선 흡수제는 어떻게 선택하나요?

창가에 오랫동안 방치한 플라스틱 의자가 부서져 금이 가거나 야외 난간의 코팅이 얼룩덜룩해지고 색이 바래는 것을 본 적이 있나요? 이는 자외선(UV)이 조용히 소재를 '분해'하고 있기 때문입니다. 자외선 흡수제 는 폴리머 소재를 위해 특별히 고안된 '보이지 않는 자외선 차단제'와 같습니다. 햇빛의 유해한 자외선을 흡수하여 무해한 열로 변환하여 플라스틱, 코팅, 고무 및 기타 소재를 '햇볕에 타거나 노화되는 것'으로부터 보호합니다.

올바른 '자외선 차단제'를 선택하는 것이 중요합니다. 290~400nm 범위의 유해한 자외선을 강력하게 흡수하고 고온 가공에 대한 내성, 소재와의 우수한 호환성 등 몇 가지 핵심 조건을 충족해야 하며, 안정적이고 안전하며 침출되지 않아야 합니다. 소재마다 다른 '자외선 차단제' 보호 기능이 필요합니다. 아래에서는 몇 가지 주요 유형의 자외선 흡수제를 검토하고 각각이 보호에 가장 적합한 것을 살펴봅니다.

카테고리 1: 벤조페논 기반 화합물(가장 일반적으로 사용되며 광범위한 응용 분야)

이 유형의 자외선 흡수제는 가장 널리 사용됩니다. 핵심 특성은 우수한 호환성과 우수한 내열성입니다. 대부분 밝은 색이나 투명한 제품에 사용할 수 있어 플라스틱 및 코팅 산업에서 '표준 자외선 차단제'로 사용됩니다.

2,4-디하이드록시벤조페논

밝은 색의 바늘 모양 결정 또는 백색 분말로 나타나며 물에는 거의 녹지 않지만 아세톤, 에탄올과 같은 유기 용매에는 쉽게 용해됩니다. 파장 280~340nm의 자외선을 흡수할 수 있고 적용 범위가 넓으며 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 에폭시 수지, 코팅, 합성고무 등 다양한 소재에 사용할 수 있습니다. 일반적인 첨가량은 0.1%-1%입니다. 단점은 광 안정화 효과가 뛰어나지 않아 일반적으로 다른 첨가제와 함께 사용해야 한다는 것입니다.

- 2-하이드록시-4-메톡시벤조페논(UV-9)

연한 노란색 또는 흰색의 결정성 분말로 무취이며 내열성(200°C에서 분해되지 않음)이 우수하고 가시광선을 거의 흡수하지 않아 밝은 색상의 투명한 플라스틱 제품에 특히 적합합니다. 대부분의 유기 용매에 쉽게 용해되고 물에 녹지 않으며 280~340nm 자외선을 흡수할 수 있습니다. 폴리염화비닐, 폴리메틸메타크릴레이트(플렉시글라스), ABS 수지, 셀룰로오스 수지 등에 적합하며 첨가량은 0.1%~1.5%입니다. 페인트와 합성 고무에도 사용할 수 있습니다. 안전성이 높으며 일부 국가에서는 식품과 접촉하는 제품에 사용할 경우 최대 첨가량을 0.3%로 제한하고 있습니다.

- 2-하이드록시-4-n-옥틸옥시벤조페논(UV-531)

밀도가 낮고 휘발성이 낮은 담황색 또는 백색 결정성 분말입니다. 다양한 플라스틱과의 호환성이 우수하고 270~330nm 자외선을 강력하게 흡수합니다. 주로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, ABS 수지, 폴리카보네이트 등에 적합하며 첨가량은 0.1%-1%입니다. 항산화제와 함께 사용하면 자외선 차단 효과가 크게 향상됩니다. 독성이 매우 낮으며 여러 국가에서 식품 접촉 플라스틱 제품(폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 용기 등)에 사용을 허용하고 있으며, 재질에 따라 구체적인 사용 한도(0.2%-1%)가 정해져 있습니다.

카테고리 3: 살리실레이트 에스테르(비용 효율성이 높고 저가형 플라스틱에 적합)

이러한 자외선 흡수제는 저렴하고 쉽게 구할 수 있지만 흡수 파장 범위가 좁고 중간 정도의 자외선 차단 효과를 제공합니다. 주로 높은 내후성이 필요하지 않은 플라스틱 제품에 사용되므로 "경제적인 자외선 차단 옵션"입니다.

1. 페닐 살리실레이트

은은한 윈터그린 오일 향이 나는 무색 결정성 분말로 에테르, 벤젠 등 유기 용매에 쉽게 용해되고 물과 글리세롤에는 거의 녹지 않습니다. 흡수 파장 범위가 좁고 가성비가 높아 플라스틱 제품에 주로 사용됩니다. 미국 식품의약국(FDA)에서 식품과 접촉하는 아크릴 수지 제품(아크릴 식기 등)에 사용하도록 승인했습니다.

2. 레조르시놀 모노벤조에이트

물과 벤젠에 약간 용해되고 아세톤과 에탄올에 쉽게 용해되는 흰색 결정성 분말입니다. 자외선 차단 성능은 벤조페논 유도체와 유사합니다. 주로 폴리염화비닐, 셀룰로오스 수지 및 폴리스티렌에 주로 사용되며, 일반적인 첨가량은 1%-2%입니다. 비용이 문제가 되고 높은 내후성이 필요하지 않은 저가형 제품에 적합합니다.

카테고리 4: 기타 특수 유형(특정 시나리오에 맞게 조정됨)

이 카테고리의 자외선 흡수제 는 특별한 흡수 대역이나 다른 작용 메커니즘을 가지고 있으며, 주로 특정 재료나 특별한 요구 사항이 있는 시나리오에 사용되므로 타겟팅이 매우 까다롭습니다.

1. o-니트로아닐린과 p-크레졸의 반응 생성물

무색 또는 담황색 결정으로 물에 녹지 않으며 가솔린, 벤젠, 아세톤과 같은 유기 용매에 쉽게 용해되고 농축된 산이나 염기에 의해 쉽게 분해되지 않습니다. 비교적 독특한 파장대인 270~280nm의 자외선을 흡수합니다. 주로 폴리에스테르, 염소 처리된 폴리에스테르, 아세트산 셀룰로스, 폴리염화비닐, 폴리아크릴로니트릴과 같은 수지에 사용됩니다. 투명 제품에서의 안정성은 유색 제품보다 우수하며 첨가량은 0.1%-0.5%입니다.

2. 2,2′-티오비스(4-터트-옥틸페녹시)니켈(니켈 복합체)

주로 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 소재에 적합한 녹색 분말입니다. 특히 플라스틱 필름과 섬유를 자외선 손상으로부터 보호하는 데 효과적이며 소재의 가공 성능도 향상시킬 수 있습니다. 다른 자외선 흡수제와 함께 사용하면 자외선 차단 효과가 크게 향상됩니다. 그러나 어두운 색상으로 인해 제품이 착색될 수 있고 고온에서 제품이 회흑색으로 변할 수 있다는 단점이 있습니다. 또한 독성이 있어 사용 시 각별한 주의가 필요합니다.

3. 트리스(1,2,2,6,6-펜타메틸피페리디닐) 포스파이트(방해 아민)

유기 용매에 쉽게 용해되고 물에는 거의 용해되지 않으며 폴리올레핀과의 호환성이 좋은 백색 결정성 분말입니다. 자외선 자체는 흡수하지 않지만 소재가 분해되는 과정에서 발생하는 활성산소를 포집할 수 있는 것이 특징입니다. 자외선 차단 효과는 기존 자외선 흡수제의 2~4배에 달하며, 열 산화 노화에 대한 소재의 저항력도 향상시킬 수 있습니다. 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 플라스틱에 적합하며 독성은 낮지만 내열성이 떨어집니다. 처리 온도는 270℃를 넘지 않아야 하며, 뜨거운 물에서 장기간 사용하기에는 적합하지 않습니다.

4. 4-벤조일록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘(방해 아민)

내열성(분해 온도 280℃ 이상)이 우수하고 물에 녹지 않으며 톨루엔, 아세톤 등 유기 용매에 쉽게 용해되는 백색 결정성 분말입니다. 작용 메커니즘은 기존 제품과 유사하여 자외선을 직접 흡수하지는 않지만 활성산소를 효율적으로 제거하여 기존 제품보다 몇 배의 자외선 차단 효과를 제공합니다. 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리아미드 등 다양한 플라스틱과 호환되며 특히 폴리올레핀 제품에 적합합니다. 무색, 무공해이며 항산화제 및 자외선 흡수제와 함께 사용할 경우 탁월한 시너지 효과를 발휘합니다.

5. 2,4,6-Tris(2′-n-butoxy-phenyl)-1,3,5-triazine

연한 노란색 분말로, n-부탄올에 약간 용해되고 물에 녹지 않으며 300~380nm 범위의 자외선을 흡수합니다. 자외선 차단 성능이 벤조페논 기반 UV-9 및 UV-531보다 우수합니다. 폴리염화비닐, 폴리옥시메틸렌, 염소화 폴리에테르와 같은 플라스틱에 적합하며 첨가량은 1%를 초과하지 않습니다. 단점은 약간의 변색이 발생하여 제품이 연한 노란색을 띠고 일부 수지와의 호환성이 좋지 않다는 점입니다.

6. 헥사메틸포스포라마이드

약간 비린내와 떫은 냄새가 나는 무색 또는 담황색의 투명한 액체로, 대부분의 가소제 및 용제와 혼합 가능하며 "폴리염화비닐에 매우 효과적인 내후성 제제"로 알려져 있습니다. 폴리염화비닐 필름(2~5부)에 첨가하면 내후성과 내한성을 크게 향상시킬 뿐만 아니라 가공 온도를 약 10°C 낮출 수 있습니다. 또한 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리페닐렌 설파이드와 같은 폴리머의 우수한 용매로도 사용할 수 있어 적용 범위가 더욱 넓어졌습니다.

결론 결론: 자외선 흡수제의 핵심 가치와 선택 기술

요약하자면 자외선 흡수제 은 폴리머 소재의 '장수 비결'입니다. 일상적인 플라스틱 식기와 가전제품 케이스부터 실외용 플라스틱 파이프와 코팅까지, 폴리올레핀 소재의 보호 기능은 필수적입니다. 폴리올레핀(폴리에틸렌, 폴리프로필렌)의 경우 벤조트리아졸 또는 저해 아민 계열, 투명/연한 색상의 제품에는 벤조페논 계열(UV-9, UV-531), 저가형 제품에는 살리실레이트 계열, 식품과 접촉하는 제품에는 사용량 제한을 엄격히 준수하는 등 소재와 적용 시나리오에 맞게 선택하는 것이 관건입니다.

소재 산업의 발전과 함께 자외선 흡수제 역시 "고효율, 저독성, 광범위한 호환성"을 향해 업그레이드되고 있습니다. 앞으로는 다양한 소재의 자외선 차단 요구를 더 잘 충족하여 우리 생활의 모든 폴리머 제품을 보호하고 수명을 연장하며 우수한 성능을 유지하게 될 것입니다.