CN106967048A - 一种新型光稳定剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料改性助剂领域，特别涉及一种新型光稳定剂及其制备方法，本发明的新型光稳定剂相比于光稳定剂119的分子量增加，以4‑(3‑氯丙基)‑2，2，6，6‑四甲基哌啶取代了光稳定剂119中亚氨基不稳定的H，因此更加稳定，不易发生迁移；同时增加的哌啶环也可提高光稳定剂的稳定性和抗迁移性，虽然哌啶环上也有‑NH‑,但哌啶环上的亚氨基两边有四个甲基，电子云密度更大，比光稳定剂119中亚氨基更稳定；本发明的光稳定剂具备优异的耐酸性能；本发明的新型光稳定剂的制备方法，光稳定剂119、4‑(3‑氯丙基)‑2，2，6，6‑四甲基哌啶和碱作为原料，通过加热升温即可制得，工艺简单，反应条件温和可控，可广泛用于工业生产。

Description

一种新型光稳定剂及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料改性助剂领域，特别涉及一种新型光稳定剂及其制备方法。
背景技术
光稳定剂是高分子制品的一种添加剂，它能屏蔽或吸收紫外线的能量，猝灭单线态氧及将氢过氧化物分解成非活性物质等功能，使高分子聚合物在光的辐射下，能排除或减缓光化学反应可能性，阻止或延迟光老化的过程，从而达到延长高分子聚合物制品使用寿命的目的。
受阻胺是一类具有空间阻碍的有机胺类化合物，对高聚物和有机化合物的光氧降解反应有很好的抑制效果，是一类性能优良的光稳定剂。
光稳定剂119是一种费聚合性高分子量的受阻胺类光稳定剂，与其他受阻胺光稳定剂相比，其优点是能增强着色聚烯烃制品的色度；由于它的大分子结构，它适用于要求低挥发性和抗迁移性的领域；但光稳定剂119的分子量偏低，且分子结构中存在-NH-，不稳定，在高分子制品中仍然存在一定程度的迁移，耐酸性不够强。
发明内容
本发明解决现有技术中存在的光稳定剂119的分子量偏低，在高分子制品中仍然存在一定程度的迁移，耐酸性不够强的技术问题。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种新型光稳定剂，结构式如下：
一种新型光稳定剂的制备方法，以光稳定剂119、4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶和碱作为原料，在有机溶剂存在的情况下，通过加热升温反应制得所述新型光稳定剂。
优选地，所述光稳定剂119、4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶、碱、有机溶剂的质量比为：1:0.19-0.24:0.035-0.06:2.1-3.5。
优选地，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中任意一种。
优选地，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺中任意一种。
优选地，所述加热升温反应的反应温度为120-170℃。
优选地，所述加热升温反应的反应时间为12-18小时。
优选地，所述加热升温反应制得的新型光稳定剂的后处理方法为：降温水洗、脱色、过滤，再降温结晶。
相对于现有技术，本发明的优点如下，
本发明的新型光稳定剂相比于光稳定剂119的分子量增加，4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶取代了光稳定剂119中亚氨基(-NH-)不稳定的H，因此更加稳定，不易发生迁移,抗老化；同时增加的哌啶环也可提高光稳定剂的稳定性、抗迁移性和抗老化性，虽然哌啶环上也有-NH-,但哌啶环上的-NH-两边有四个甲基，电子云密度更大，比光稳定剂119中亚氨基(-NH-)稳定；本发明的光稳定剂具备优异的耐酸性能；
本发明的新型光稳定剂的制备方法，光稳定剂119、4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶和碱作为原料，通过加热升温即可制得，工艺简单，反应条件温和可控，可广泛用于工业生产。
具体实施方式
实施例1：
在反应器中加入600g的甲苯溶剂，开启搅拌，加入45.7g(0.21mol)的4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶，再加入228.5g(0.1mol)的光稳定剂119和氢氧化钠8.8g(0.22mol)升温到120℃反应15小时，反应结束后，降温至70℃，加入200g水洗，分水后加入活性炭进行脱色，降至室温过滤，滤液冷却结晶得到光稳定剂116固体，产品收率达到94.5％。
实施例2：
在反应器中加入1100g的二甲苯溶剂，开启搅拌，加入96.0g(0.44mol)的4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶，再加入457.0g(0.2mol)的光稳定剂119和氢氧化钾20.6g(0.51mol)升温到150℃反应13小时，反应结束后，降温至70℃，加入400g水洗，分水后加入活性炭进行脱色，降至室温过滤，滤液冷却结晶得到光稳定剂116固体，产品收率达到94.9％。
实施例3：
在反应器中加入1750g的二甲苯溶剂，开启搅拌，加入140.5g(0.65mol)的4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶，再加入685.5g(0.3mol)的光稳定剂119和氢氧化钠27.4g(0.68mol)升温到160℃反应16小时，反应结束后，降温至70℃，加入600g水洗，分水后加入活性炭进行脱色，降至室温过滤，滤液冷却结晶得到光稳定剂116固体，产品收率达到94.2％。
实施例4：
在反应器中加入3300g的N,N-二甲基甲酰胺，开启搅拌，加入251.4g(1.15mol)的4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶，再加入1142.7g(0.5mol)的光稳定剂119和碳酸钠48.0g(1.20mol)升温到170℃反应12小时，反应结束后，降温至70℃，加入1000g水洗，分水后加入活性炭进行脱色，降至室温过滤，滤液冷却结晶得到光稳定剂116固体，产品收率达到95.1％。
实施例5：
在反应器中加入5000g的二甲苯溶剂，开启搅拌，加入484.5g(2.12mol)的4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶，再加入2285.5g(1.0mol)的光稳定剂119和碳酸钾114.4g(2.86mol)升温到155℃反应16小时，反应结束后，降温至70℃，加入2000g水洗，分水后加入活性炭进行脱色，降至室温过滤，滤液冷却结晶得到光稳定剂116固体，产品收率达到94.8％。
实施例6：
在反应器中加入16000g的二甲苯溶剂，开启搅拌，加入1097.0g(2.12mol)的4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶，再加入4571.0g(2.0mol)的光稳定剂119和氢氧化钠274.2g(6.85mol)升温到160℃反应18小时，反应结束后，降温至70℃，加入6000g水洗，分水后加入活性炭进行脱色，降至室温过滤，滤液冷却结晶得到光稳定剂116固体，产品收率达到94.7％。
实施例7：
耐酸防老化评价实验：
同样的方法，用吗啉代替4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶与光稳定剂119发生反应，所得产物暂命名为119的吗啉取代物，分别将本发明的光稳定剂(以下命名为光稳定剂116)、119的吗啉取代物、光稳定剂119按相同比例加入塑料薄膜中，经过1200小时的人工加速老化实验，测试其相关物理性能，并对比测试了相同条件下，酸洗后的相关物理性能，相关性能测试保留率结果如下：
表一 拉伸强度保留率
表二 断裂伸长率保留率
上述数据可以看出，几种光稳定剂按一定量加入塑料薄膜中，经过1200小时的人工加速老化实验后，塑料薄膜的物理性能都有不同程度的降低；实验测试塑料薄膜的两个主要物理性能参数，拉伸强度和断裂伸长率也表现出不同程度的变化。
所测试的塑料薄膜的厚度平均在0.08mm——0.10mm之间，属于常用塑料薄膜的厚度范围之内。实验设备为：耐气候紫外光试验箱(Q-LAB)。实验条件如下：灯光类型是UV-A，辐照度为0.89W/m2，光照是60℃运行8小时，冷凝是50℃运行4小时，进行循环交替。经过测量老化前后的数据对比，其保留率如上表。
先看为经过酸洗处理的实验数据，在800小时时，光稳定剂116的拉伸强度的保留率优于光稳定剂119和119的吗啉取代物，光稳定剂116的断裂伸长率的保留率优于光稳定剂119优于119的吗啉取代物；两种性能参数都体现出光稳定剂116用于塑料薄膜的性能优越性；断裂伸长率的数据有些超过了100％，这是因为塑料薄膜的数据主要是聚乙烯树脂，聚乙烯在经过紫外光的照射后，与紫外光发生光化学作用，形成大量自由基，进行交联反应，改变了聚乙烯原有的结构，形成局部支链结构或局部的网状结构，使其物理性能有所上升，这也恰恰说明聚乙烯树脂正在老化进程中，如果继续加长老化时间，紫外光会继续破坏聚乙烯树脂的这种网状结构，其性能会大幅度下降；在1200小时的人工紫外加速老化实验后，上述数据全部低于100％，这也证明上述观点的正确性，两个物理性能参数上看，依然是光稳定剂116的性能最好。
在比较经过酸处理的塑料薄膜的性能，酸性水溶液为0.01mol/L的酸度，进行48小时的浸泡。因为上述的几种光稳定剂都是属于弱碱性，用酸溶液浸泡是模仿喷洒农药的效果，酸性溶液会影响受阻胺光稳定剂的抗老化效果。经过酸处理，在后期的老化过程中，对比试验数据可以看出，相比于119的吗啉取代物和光稳定剂119，光稳定剂116的抗老化性能更加优越。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型光稳定剂，其特征在于，结构式如下：
2.如权利要求1所述的新型光稳定剂的制备方法，其特征在于，以光稳定剂119、4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶和碱作为原料，在有机溶剂存在的情况下，通过加热升温反应制得所述新型光稳定剂。
3.如权利要求2所述的新型光稳定剂的制备方法，其特征在于，所述光稳定剂119、4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶、碱、有机溶剂的质量比为：1:0.19-0.24:0.035-0.06:2.1-3.5。
4.如权利要求3所述的新型光稳定剂的制备方法，其特征在于，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中任意一种。
5.如权利要求4所述的新型光稳定剂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺中任意一种。
6.如权利要求2所述的新型光稳定剂的制备方法，其特征在于，所述加热升温反应的反应温度为120-170℃。
7.如权利要求6所述的新型光稳定剂的制备方法，其特征在于，所述加热升温反应的反应时间为12-18小时。
8.如权利要求6所述的新型光稳定剂的制备方法，其特征在于，所述加热升温反应制得的新型光稳定剂的后处理方法为：降温水洗、脱色、过滤，再降温结晶。
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