CN109135395A - 一种水分散性光稳定剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水分散性光稳定剂的制备方法。该制备方法为：80‑95份液体光稳定剂与5‑20份表面活性剂混合均匀，加热至30‑80℃，并在300‑600r/min的转速下搅拌30min；趁热过滤，将滤液降至室温，得到新型光稳定剂；新型光稳定剂加入到30‑50℃的水中搅拌均匀，得到水分散性光稳定剂。所述液体光稳定剂为：受阻胺光稳定剂和紫外吸收剂中的一种或多种；所述表面活性剂为：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂及非离子表面活性剂中的一种或多种。该发明制备过程无需使用催化剂和溶剂，操作流程简便，成本较低；另外，该制备过程中没有极端的苛刻条件，操作方便，适合工业化生产。

Description

一种水分散性光稳定剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种水分散性光稳定剂的制备方法。

背景技术

多数光稳定剂及紫外吸收剂属于疏水有机物，在水中的分散性一般，将其加在水性涂料体系中会出现分散不均的现象，限制了其在水性涂料体系中的使用。本发明便是为了将光稳定剂和紫外吸收剂更好的分散在水系体系中，且不会影响体系的稳定性，并且起到更佳的耐候效果，解决水性涂料行业的耐候问题。

目前公开号为CN106987078A的专利中，公开的一种水性光稳定剂及制备方法，具体制备方法为：将单体、溶剂、催化剂和助剂混合均匀，加热并搅拌2～8h后降至室温，加入中和剂，并搅拌均匀，制得水性树脂预聚物，水性树脂预聚物再与光稳定剂、助剂和水混合均匀，制得可水分散性光稳定剂。该方法中用到10～50份的溶剂，溶剂用量较大，不利于环保，而且整个制备过程中需要添加例如催化剂、溶剂、助剂、中和剂等多种物质，过程比较繁杂，成本较高，另外中间产品水性树脂预聚物的制备时间至少需要2小时，整个制备周期较长。从操作步骤、制备周期、成本情况综合分析，目前公开的水性光稳定剂制备方法不利于工业化的生产。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种水分散性光稳定剂及制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种水分散性光稳定剂的制备方法包括如下步骤：

(1)以质量份数计，80-95份的液体光稳定剂和5-20份的表面活性剂混合均匀，加热至30-80℃，并在300-600r/min的转速下搅拌30min；

(2)趁热过滤，将滤液降至室温，得到新型光稳定剂；

(3)将所述的新型光稳定剂加入到30-50℃的水中搅拌均匀，得到水分散性光稳定剂。

将新型光稳定剂加入到水中后制成水分散性光稳定剂，即可在水性涂料或水性漆中使用，如果将新型光稳定剂直接加入到水性涂料或水性漆中使用，容易产生气泡，导致使用效果较差，而将新型光稳定剂加入到水中制成水分散性光稳定剂后再在水性涂料或水性漆中使用，可有效避免起泡问题。

所述液体光稳定剂为：受阻胺光稳定剂和紫外吸收剂中的一种或多种；

所述受阻胺光稳定剂为：

双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯；

癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯与甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶-癸二酸酯混合物；

2-[2,2,6,6-四甲基-4-(3,5,5-三甲基-己酰氧基)-哌啶基]-3,5,5-三甲基己酸乙酯；

优选的，所述受阻胺光稳定剂为：双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯与甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶-癸二酸酯混合物、2-[2,2,6,6-四甲基-4-(3,5,5-三甲基-己酰氧基)-哌啶基]-3,5,5-三甲基己酸乙酯的一种或多种。

所述受阻胺光稳定剂是通过捕获自由基、分解氢过氧化物和传递激发态分子的能量等多种途径来抑制光氧降解反应，而且优选的受阻胺光稳定剂都是无色或浅色产品，不会变黄，不会影响水分散性光稳定剂产品的外观颜色。

所述紫外吸收剂为：N-(乙氧基羰基苯基)-N'-甲基-N'-苯基甲脒；

3-(2H-苯并三唑)-5-叔丁基-4-羟基-苯丙酸辛酯；

双{3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸}-聚乙二醇300酯；

2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；

2-[4-[2-羟基-3-十三烷氧基丙基]氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪和2-[4-[2-羟基-3-十二烷氧基丙基]氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪混合物；

优选的，所述紫外吸收剂为：N-(乙氧基羰基苯基)-N'-甲基-N'-苯基甲脒、3-(2H-苯并三唑)-5-叔丁基-4-羟基-苯丙酸辛酯、双{3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸}-聚乙二醇300酯、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-[4-[2-羟基-3-十三烷氧基丙基]氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪和2-[4-[2-羟基-3-十二烷氧基丙基]氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪混合物的一种或多种。所述优选的紫外吸收及能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分,热稳定性好；光化学稳定性好，不分解，不变色；无色、无毒、无臭；价廉、易得。

所述表面活性剂为：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂及非离子表面活性剂中的一种或多种；

表面活性剂的分子由性质完全不同的两部分组成，其中一部分为疏水基，即非极性部分；一部分为亲水基，即极性部分。其两性分子结构特征，决定了它的两亲性，其具有一部分可溶于水，而另一部分易自水中逃逸的双重性。当油性的光稳定剂与表面活性剂接触时，光稳定剂分子与表面活性剂的疏水基之间具有较强的相互作用，可插入疏水链之间，从而减少分子间斥力，同时使表面活性剂的亲水基团分布在界面表面，与水分子通过氢键作用连接在一起，从而形成一种亲水基伸入水相、疏水的碳氢链伸入油相的吸附状态，定向排列在油-水界面上，实现均匀分散。

表面活性剂根据其解离性可分为阴离子性、阳离子性、两性及非离子性共四种类型；根据其疏水基的类型可分为碳氢表面活性剂、氟表面活性剂、硅表面活性剂及聚氧丙烯表面活性剂等；而从应用功能又可分为乳化剂、洗涤剂、起泡剂、润湿剂、分散剂等等，可谓种类繁多，此外，表面活性剂疏水基的长短，亲水基和疏水基的比例，分子形状，分子的大小都会影响表面活性剂的性质，从中筛选适合的表面活性剂尤为重要。

筛选合适的表面活性剂是本发明的关键之一，所选表面活性剂需满足：(1)不与乳化物质反应；(2)HLB值至少>9，确保能够形成o/w的乳液；(3)在尽量低的温度下保持液态，不凝固。本发明中选出适合的表面活性剂为：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂及非离子表面活性剂中的一种或多种，通过使用以上表面活性剂得到的新型光稳定剂具有以下性质：(1)外观颜色呈无色至浅黄色，该新型光稳定剂制备成最终的水分散性光稳定剂产品在水性涂料、水性漆等体系中应用可保持原水性涂料或水性漆的物理外观；(2)在水介质中容易分散且分散粒径很小；(3)该新型光稳定剂制备成最终的水分散性光稳定剂产品在使用过程中，不影响水性涂料或水性漆本身的稳定性、可施工性以及保持涂膜无弊病；(4)新型光稳定剂产品中液体光稳定剂的有效含量较高，为80％-95％。

优选的表面活性剂为：阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。非离子型表面活性剂是一种在水中不离解成离子状态的两亲结构的化合物，不受酸、碱、盐影响，耐硬水性好，稳定性高；具有高表面活性，其cmc小，胶团聚集较大，增溶作用强，具有良好乳化力和去污力。适当加入阴离子表面活性剂是由于其加入会导致形成了混合胶束，而胶束表面因引入电荷产生静电效应，使胶束间的电势增加，各胶束间相互排斥，阻碍了聚集相的形成，从而提高了非离子表面活性剂溶液浊点，促使非离子表面活性剂性质更稳定，更好的发挥作用。

所述阴离子表面活性剂为：羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐和磷酸酯盐等中的一种或多种，

优选的阴离子表面活性剂为：SDS、SLS、SDBS、AOT等。

所述非离子表面活性剂为：Tween系列、PEG系列、AEO系列等，优选Tween系列。

所述的非离子表面活性剂中，所述的Tween系列为：Tween 40、Tween 60、Tween65、Tween 80和Tween 85；所述的PEG系列为PEG400MO、PEG400DL和PEG400ML；所述的AEO系列为AEO-7、AEO-10和AEO-15。

本发明的有益效果是：

(1)该发明制备过程无需使用催化剂和溶剂，比较环保，制备过程操作流程简便，成本较低；另外制备过程中没有极端的苛刻条件，操作方便；制备过程周期较短；整个制备过程适合工业化生产；

(2)该发明制得的新型光稳定剂原性质不改变，液体光稳定剂有效成分含量较高，液体光稳定剂有效含量为80％-95％；在低温-20℃下冷冻储存24小时不分层，在水中可以形成均一稳定的分散液，不会影响体系的稳定性。

(3)该发明制得的水性光稳定剂可将普通的光稳定剂和紫外吸收剂更好的分散在水系体系中，且不会影响体系的稳定性，并且起到更佳的耐候效果，在水性涂料中使用不会产生气泡，可有效解决水性涂料行业的耐候问题。

附图说明

图1为液体光稳定剂和水性分散光稳定剂的红外色谱图；

图2为液体光稳定剂和水性分散光稳定剂的紫外吸收色谱图；

图3为液体光稳定剂和水性分散光稳定剂的TGA图；

图4空白水性AC清漆与含有水分散性光稳定剂的水性AC清漆老化测试的色差ΔE对比图；

图5空白水性AC清漆与含有水分散性光稳定剂的水性AC清漆老化测试的光泽保留率对比图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1：

取80份液体光稳定剂和20份表面活性剂，加入反应釜中，升温至50摄氏度，在400r/min的转速下搅拌30min，过滤，得无色至浅黄色的油状透明液体，即为新型光稳定剂。

该实施例中，80份液体光稳定剂为：3-(2H-苯并三唑)-5-叔丁基-4-羟基-苯丙酸辛酯；20份表面活性剂为：15份Tween 65和5份SDS。

该新型光稳定剂中光稳定剂质量占总质量的80％，在-20℃下储存24小时冻融不分层；所述新型光稳定剂加入到30℃的水中进行搅拌，可形成均一稳定的分散液，即为水分散性光稳定剂。

实施例2：

取90份液体光稳定剂和10份表面活性剂，加入反应釜中，升温至65摄氏度，在450r/min的转速下搅拌30min，过滤，得浅黄色的油状透明液体，即为新型光稳定剂。

该实施例中，90份液体光稳定剂为90份双{3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸}-聚乙二醇300酯；10份表面活性剂为：7份Tween 80和3份表面活性剂SDS。

该新型光稳定剂中光稳定剂质量占总质量的90％，在-20℃下储存24小时冻融不分层；所述水分散性光稳定剂加入到50℃的水中进行搅拌，可形成均一稳定的分散液，即为水分散性光稳定剂。

实施例3：

取95份液体光稳定剂和5份表面活性剂，加入反应釜中，升温至50摄氏度，在500r/min的转速下搅拌30min，过滤，得无色至浅黄色的油状透明液体，即为新型光稳定剂。

该实施例中，95份液体光稳定剂为：35份3-(2H-苯并三唑)-5-叔丁基-4-羟基-苯丙酸辛酯，60份双{3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸}-聚乙二醇300酯；5份表面活性剂为：5份PEG400MO。

该新型光稳定剂中光稳定剂质量占总质量的95％，在-20℃下储存24小时冻融不分层；所述新型光稳定剂加入到40℃的水中进行搅拌，可形成均一稳定的分散液，即为水分散性光稳定剂。

实施例2中得到的水分散性光稳定剂进行相关性质的对比及测试，具体结果如下：

1、外观性质的对比

表1实施例2得到的水性分散光稳定剂与液体光稳定剂性质对比

2、图1为液体光稳定剂和水性分散光稳定剂的红外色谱图，图2为液体光稳定剂和水性分散光稳定剂的红外色谱图紫外吸收色谱图，图3为液体光稳定剂和水性分散光稳定剂的TGA图。通过图1、图2和图3可以看出液体光稳定剂和水性分散光稳定剂的红外吸收峰值位置相近,紫外吸收位置一致，TGA失重情况相似，基本无变化，可证明水分散性光稳定剂未改变液体光稳定剂的性质。

3、水分散性光稳定剂在水性AC清漆中应用的性能评价

操作流程：(1)取12份水加入至100份左右的水性AC清漆体系中，调节粘度等参数，过滤得到样品1(空白样)；(2)取2份实施例2中得到的新型光稳定剂加入10份的30℃热水中，进行搅拌使之分散完全，制成水分散性光稳定剂之后将其加入100份的水性AC清漆体系中，调节粘度等参数，过滤得到样品2；两组样品的粘度基本保持一致，没有太大差异。将两组样品进行喷涂，在相同室温条件下，2h内基本表干，放置24h后都可以达到实干，且实干后光泽度差异很小，具体数据如下表2，由此可以看出水分散性光稳定剂的加入不影响施工性能，湿膜的外观、流平等性能以及漆膜的外观光泽也均无明显差异。

表2水分散性光稳定剂在水性AC清漆中应用的性能评价数据

取喷涂了样品1和样品2的样板各3块，将其按国际标准ISO 11507:1997放入老化设备中进行耐候老化测试，每隔72小时对其进行测试，500h后每隔100小时测试一次，直至1000小时，测试结果取相应三块样板的数据平均值，对应编号为A(空白)和B(样品)。具体数据见表3、表4及图4、图5，通过测试数据可以看出，添加了新型光稳定剂的样板(B)的色差及光泽保留率变化明显比未添加光稳定剂的样板(A)小，证明添加新型光稳定剂后AC清漆涂层的耐老化性能明显提高。

表3空白水性AC清漆与含有水分散性光稳定剂的水性AC清漆老化测试的色差ΔE数据

表4空白水性AC清漆与含有水分散性光稳定剂的水性AC清漆老化测试的光泽保留率数据

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种水分散性光稳定剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)以质量份数计，80-95份的液体光稳定剂和5-20份的表面活性剂混合均匀，加热至30-80℃，并在300-600r/mi n的转速下搅拌30mi n；

(2)趁热过滤，将滤液降至室温，得到新型光稳定剂；

(3)将所述的新型光稳定剂加入到30-50℃的水中搅拌均匀，得到水分散性光稳定剂。

2.根据权利要求1所述的一种水分散性光稳定剂的制备方法，其特征在于，所述液体光稳定剂为：受阻胺光稳定剂和紫外吸收剂中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种水分散性光稳定剂的制备方法，其特征在于，所述受阻胺光稳定剂为双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯与甲基-1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶-癸二酸酯混合物、2-[2,2,6,6-四甲基-4-(3,5,5-三甲基-己酰氧基)-哌啶基]-3,5,5-三甲基己酸乙酯的一种或多种；

所述紫外吸收剂为N-(乙氧基羰基苯基)-N'-甲基-N'-苯基甲脒、3-(2H-苯并三唑)-5-叔丁基-4-羟基-苯丙酸辛酯、双{3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸}-聚乙二醇300酯、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-[4-[2-羟基-3-十三烷氧基丙基]氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪和2-[4-[2-羟基-3-十二烷氧基丙基]氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪混合物的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种水分散性光稳定剂的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂及非离子表面活性剂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种水分散性光稳定剂的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为：阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。

6.根据权利要求4或5所述的一种水分散性光稳定剂的制备方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为：羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐和磷酸酯盐中的一种或多种。

7.根据权利要求4或5所述的一种水分散性光稳定剂的制备方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为：SDS、SLS、SDBS、AOT。

8.根据权利要求4或5所述的一种水分散性光稳定剂的制备方法，其特征在于，所述非离子表面活性剂为：Tween系列、PEG系列、AEO系列。

9.根据权利要求4或5所述的一种水分散性光稳定剂的制备方法，其特征在于，所述非离子表面活性剂为：Tween系列。