CN105838129A - 一种紫外吸收剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子领域，特别涉及一种紫外吸收剂及其制备方法和应用。本发明合成的紫外吸收剂易于制备，合成方法简单，而且该紫外吸收剂稳定性好，当其作为涂料的紫外吸收剂时，其能够使涂层具有良好的耐黄变性，成膜后经久耐用，不易黄变。
Description
技术领域
本发明涉及高分子领域，特别涉及一种紫外吸收剂及其制备方法和应用。
背景技术
对于高分子材料来说，长期暴露在日光中吸收紫外线的能量后，会引起自动氧化反应，导致聚合物降解，使得产品变色、发脆、性能下降，以致失去使用价值。紫外吸收剂是一种光稳定剂，添加在高分子材料中既能吸收阳光及荧光光源中的紫外线，而本身又不发生变化，保护高分子材料避免紫外线的辐射。紫外线吸收剂是工业应用最早也是用途最广泛的防老化剂，被广泛应用于塑料、橡胶、纤维、涂料、造纸中。通过吸收紫外线防止光老化作用对材料的腐蚀，在延长材料使用寿命和节省资源方面起着重要作用。随着合成技术的高科技化和各种新型的紫外线吸收剂的不断开发，为光稳定化学技术提供了更高技术附加值的产品。但是现有技术中由于紫外线吸收剂制备工艺比较复杂，产品吸收效率不高，且对设备的腐蚀严重，在产品后处理过程中对环境污染严重，亟需通过新技术来改进现有技术的不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种紫外吸收剂。
本发明的另一个目的在于提供上述紫外吸收剂的制备方法。
而本发明最后一个目的是提供上述紫外吸收剂的应用。
一种紫外吸收剂，化学式为C16H6N2O8Zn2；其中，C16H6N2O8为3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸根。
进一步的，所述紫外吸收剂为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a=11.335(9)
Å，b=7.853(2) Å，c=17.176(2) Å，α =75.292(3) º，β =80.331(2)
º，γ =83.713(5) º，V=1528.91(1) Å3。
上述的紫外吸收剂的制备方法为：将有机化合物3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸和硝酸锌溶于水和二甲基甲酰胺的混合溶剂当中，其中水和二甲基甲酰胺的体积比为1:2，用氨水将其pH调节为8，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在40℃下静置72小时得到混合液B，最后将所述混合液B在水热条件下加热反应后缓慢降温得到所述紫外吸收剂。
其中，所述3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸英文为3,3',5,5'-azobenzenetetracarboxylic
acid，结构式如下所示：
进一步的，所述3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸和硝酸锌的摩尔比为1:2。
进一步的，所述的加热温度为180℃，加热反应时间为48~72小时。
进一步的，所述的降温为2℃/小时~5℃/小时降至室温。
上述紫外吸收剂应用在紫外光固化涂料中。
本发明具有如下有益效果：
本发明合成的紫外吸收剂易于制备，合成方法简单，而且该紫外吸收剂稳定性好，当其作为涂料的紫外吸收剂时，其能够使涂层具有良好的耐黄变性，成膜后经久耐用，不易黄变。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
实施例
1
将0.1mmol 3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸和0.2mmol硝酸锌溶于5mL水和10mL二甲基甲酰胺的混合溶剂当中，用氨水将其pH调节为8，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在40℃下静置72小时得到混合液B，随后将混合液B转移到聚四氟乙烯高压反应釜中，将其放在170℃烘箱中反应60小时，之后以5℃/小时降至室温过滤得到所述紫外吸收剂，产率为73.3%（基于锌）。
然后将所得的紫外吸收剂进行单晶表征。
该化合物的X射线衍射数据是在Bruker
Smart Apex CCD面探衍射仪上，用MoKα辐射(λ = 0.71073 Å)，以ω扫描方式收集并进行Lp因子校正，吸收校正使用SADABS程序。用直接法解结构，然后用差值傅立叶法求出全部非氢原子坐标，并用理论加氢法得到氢原子位置(C−H 1.083 Å)，用最小二乘法对结构进行修正。计算工作在PC机上用SHELXTL程序包完成。
经测试解析可知，该紫外吸收剂化学式为C16H6N2O8Zn2；其中，C16H6N2O8为3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸根，所述紫外吸收剂为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a=11.335(9) Å，b=7.853(2) Å，c=17.176(2) Å，α=75.292(3) º，β=80.331(2) º，γ=83.713(5) º，V=1528.91(1) Å3，Z=2。
3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸上的氮氮双键可以有效吸收紫外线，而且当3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸脱去4个质子与锌配位形成配合物后化学结构更加稳定，使其作为涂料的紫外吸收剂时具有更好吸收效率，能够有效增强涂料的耐黄变性。
实施例
2
将0.1mmol 3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸和0.2mmol硝酸锌溶于5mL水和10mL二甲基甲酰胺的混合溶剂当中，用氨水将其pH调节为8，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在40℃下静置72小时得到混合液B，随后将混合液B转移到聚四氟乙烯高压反应釜中，将其放在160℃烘箱中反应72小时，之后以5℃/小时降至室温过滤得到所述紫外吸收剂，产率为64.9%（基于锌）。
实施例
3
将0.1mmol 3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸和0.2mmol硝酸锌溶于5mL水和10mL二甲基甲酰胺的混合溶剂当中，用氨水将其pH调节为8，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在40℃下静置72小时得到混合液B，随后将混合液B转移到聚四氟乙烯高压反应釜中，将其放在180℃烘箱中反应48小时，之后以5℃/小时降至室温过滤得到所述紫外吸收剂，产率为65.2%（基于锌）。
实施例
4
一种紫外光固化涂料，由如下重量分数的组分组成：
双酚A环氧丙烯酸酯45份；甲基丙烯酸月桂酯20份；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1份；醋酸乙酯35份；流平剂BYK354 0.5份；消泡剂BYK141 0.5份，权利要求1中所得的紫外吸收剂1份。
实施例
5
一种紫外光固化涂料，由如下重量分数的组分组成：
双酚A环氧丙烯酸酯45份；甲基丙烯酸月桂酯20份；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1份；醋酸乙酯35份；流平剂BYK354 0.5份；消泡剂BYK141 0.5份，3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸1份。
实施例
6
一种紫外光固化涂料，由如下重量分数的组分组成：
双酚A环氧丙烯酸酯45份；甲基丙烯酸月桂酯20份；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1份；醋酸乙酯35份；流平剂BYK354 0.5份；消泡剂BYK141 0.5份，2,4-二羟基二苯甲酮1份。
实施例
7
一种紫外光固化涂料，由如下重量分数的组分组成：
双酚A环氧丙烯酸酯45份；甲基丙烯酸月桂酯20份；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮1份；醋酸乙酯35份；流平剂BYK354 0.5份；消泡剂BYK141 0.5份。
将实施例和对比例所得涂料分别喷涂塑胶底材上，50～55℃烘干3～4分钟后经紫外线光照射（总吸收能量值为700~750毫焦/平方厘米），然后在紫外光灯下进行固化，固化时间为1~1.5分钟。
然后将上述涂料进行耐黄变性能检测。
耐黄变性检测：用UVA（340）灯作为光源，将试板置于试验条件能满足试板温度为（60±3）℃、辐照度为0.68W/m2、干燥（无凝露）的荧光紫外老化机中，全过程保持连续光照168小时。光照结束后取出，与未经光照的试板做对照，用色差仪测量颜色变化，颜色变化值单位△E*。实测值越小，耐黄变性越好。测定结果如表1所示。
表1性能测试结果
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种紫外吸收剂，其特征在于：化学式为C16H6N2O8Zn2；其中，C16H6N2O8为3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸根。
2.根据权利要求1所述的一种紫外吸收剂，其特征在于，所述紫外吸收剂为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a=11.335(9) Å，b=7.853(2) Å，c=17.176(2) Å，α=75.292(3) º，β=80.331(2) º，γ=83.713(5) º，V=1528.91(1) Å3。
3.一种制备权利要求1所述的紫外吸收剂的方法，其特征在于：将有机化合物3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸和硝酸锌溶于水和二甲基甲酰胺的混合溶剂当中，其中水和二甲基甲酰胺的体积比为1:2，用氨水将其pH调节为8，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在40℃下静置72小时得到混合液B，最后将所述混合液B在水热条件下加热反应后缓慢降温得到所述紫外吸收剂。
4.根据权利要求3所述的紫外吸收剂的制备方法，其特征在于：所述3,3',5,5'-偶氮苯四羧酸和硝酸锌的摩尔比为1:2。
5.根据权利要求3所述的紫外吸收剂的制备方法，其特征在于：所述的加热温度为180℃，加热反应时间为48~72小时。
6.根据权利要求3所述的紫外吸收剂的制备方法，其特征在于：所述的降温为2℃/小时~5℃/小时降至室温。
7.一种权利要求1所述的紫外吸收剂的应用，其特征在于：所述紫外吸收剂应用在紫外光固化涂料中。
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