CN110105468A - 一种新型绿色受阻胺光稳定剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型绿色受阻胺光稳定剂的制备方法，具体步骤如下：（1）以壳聚糖、对羟基苯甲醛为原料，在氮气氛围保护下，与溶剂以及还原剂进行席夫碱反应，并生成含亚胺基团的壳聚糖衍生物；（2）将壳聚糖衍生物进在DMF溶剂中与丙二酸二乙酯进行混合，得到壳聚糖基β—氨基酸；（3）将壳聚糖基β—氨基酸和四甲基哌啶醇进行混合反应，即可生成目标产；本发明是公开了一种容易制备、工艺相对简单、性能优良的受阻胺光稳定剂的制备方法，该方法制得的光稳定剂产率高，反应条件温和，易于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型绿色受阻胺光稳定剂的制备方法，属于高分子材料助剂领域。
背景技术
壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。针对患者，壳聚糖降血脂、降血糖的作用已有研究报告。同时，壳聚糖被作为增稠剂、被膜剂列入国家食品添加剂使用标准GB-2760。
壳聚糖是甲壳素脱N-乙酰基的产物，一般而言，N-乙酰基脱去55%以上的就可称之为壳聚糖，或者说，能在1%乙酸或1%盐酸中溶解1%的脱乙酰甲壳素，这种脱乙酰甲壳素被称之为壳聚糖，事实上，N-脱乙酰度为55%以上的甲壳素，就能在这种稀酸中溶解，作为工业品的壳聚糖，N-脱乙酰度在70%以上，N-脱乙酰度100%的壳聚糖极难制备，甲壳素的每个糖基上，也许都有N-乙酰基，也许不一定都有N-乙酰基，凡是N-乙酰度在50%以下的，都被称之为甲壳素，因为它肯定不溶于上述浓度的稀酸。
受阻胺类光稳定剂HALS是最早由日本研制开发的一类新型高效稳定剂，用于解决塑料、橡胶高分子材料产品的老化问题，其光稳定效果是传统吸收型光稳定剂的2-4倍，且与许多树脂具有良好的相容性，是目前发展最快的一类稳定剂。国际上受阻胺类光稳定剂年用量增长率为20％以上，消费总量已占稳定剂总量的50％左右，跃居各类稳定剂之首。受阻胺类光稳定剂一直是非常活跃的研究领域，不断有新产品出现。HALS是一类多功能的稳定剂，已发现其还有阻燃性、热稳定性和抗氧性等性能，关于该类稳定剂应用的研究是聚合物材料科学中一个重要领域。为解决受阻胺光稳定剂的长效性和耐析出性，光稳定剂正向着高分子化发展。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种新型绿色受阻胺光稳定剂的制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种新型绿色受阻胺光稳定剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）以壳聚糖、对羟基苯甲醛为原料，在氮气保护下，与溶剂以及还原剂进行席夫碱反应，并生成含亚胺基团的壳聚糖衍生物；
（2）向壳聚糖衍生物加入DMF溶剂、丙二酸二乙酯进行混合，得到壳聚糖基β-氨基酸；
（3）将壳聚糖基β-氨基酸和四甲基哌啶醇进行混合反应，即可生成目标产物。
作为本发明的一种改进，所述步骤（1）中反应温度为210-230℃，反应时间为2-5小时，所述壳聚糖、对羟基苯甲醛、溶剂、还原剂质量比为8：1：20：0.1。
作为本发明的一种改进，所述步骤（1）中溶剂为乙醇，所述还原剂为硼氢化钠。
作为本发明的一种改进，所述步骤（2）中混合反应温度为100-150℃，反应时间为30min-2h，所述壳聚糖衍生物、丙二酸二乙酯质量比为4：1,溶剂DMF与壳聚糖衍生物的质量比为1：1。
作为本发明的一种改进，所述步骤（3）中混合反应温度为100-150℃，反应时间为30min-60min，所述壳聚糖基β-氨基酸和四甲基哌啶醇的质量比为8：1。
受阻胺光稳定剂的反应原理如下：
按照该合成路径，反应条件较温和，有利于生产；过程中基本不会造成太多的污水，减少环境污染和企业处理污水成本。
由于采用了以上技术，本发明较现有技术相比，具有的有益效果如下：
本发明是公开了一种容易制备、工艺相对简单、性能优良的受阻胺光稳定剂的制备方法，该方法制得的光稳定剂产率高，反应条件温和，易于工业化生产。
该受阻胺光稳定剂合成步骤少，反应条件温和，能够使其生产成本具有一定优势；分子量大，与聚合物相容性好，耐析出，加工性能优异。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明。
实施例1：
在反应器中加入40g 乙醇溶剂和0.2g硼氢化钠还原剂，氮气氛围保护下，开启搅拌，再加入16g壳聚糖和2g对羟基苯甲醛，220℃加热回流反应2h。降温至60℃，加入300g水进行水洗后分水、过滤，重结晶后得到17.2g含亚胺基团壳聚糖衍生物。
向含亚胺基团壳聚糖衍生物中加入17.2g DMF溶剂和4.3g丙二酸二乙酯，升温至120℃搅拌反应30min，得到17.2g壳聚糖基β-氨基酸。
向壳聚糖基β-氨基酸中加入2.15g四甲基哌啶醇在128℃下连续反应1h后脱色、过滤、冷却结晶得到目标产物19.6g。
取5kg聚丙烯添加3‰（15g）上述目标产物混合均匀，在150、160、175、200、210、210、210、210、200、180℃（从下料段到模嘴）温度下挤出造粒后拉丝。
将得到的扁丝在老化设备UV-313老化200h、300h后测试扁丝老化前后性能如表1所示：
表1 扁丝在老化设备UV-313老化200h、300h后测试扁丝老化前后性能表
| 老化前断裂最大力（N） | 200h老化后断裂最大力（N） | 300h老化后断裂最大力（N） | 200h断裂最大力保留率% | 300h断裂最大力保留率% | |
| 空白组 | 72 | 46 | 36 | 63.9 | 50 |
| 3‰产物 | 75 | 62 | 54 | 82.7 | 72 |
| 3‰3529 | 73 | 58 | 51 | 79.5 | 69.9 |
备注：表1中空白组指未添加光稳定剂的扁丝产品，3‰产物组为添加3‰实施例中得到的光稳定剂的扁丝产品，3‰3529组为添加3‰市面已有的光稳定剂的扁丝产品。
实施例2：
在反应器中加入80g 乙醇溶剂和0.4g硼氢化钠还原剂，氮气氛围保护下，开启搅拌，再加入32g壳聚糖和4g对羟基苯甲醛，210℃加热回流反应2h。降温至60℃，加入600g水进行水洗后分水、过滤，重结晶后得到34.4g含亚胺基团壳聚糖衍生物。
向含亚胺基团壳聚糖衍生物中加入34.4g DMF溶剂和8.6g丙二酸二乙酯，升温至120℃搅拌反应30min，得到34.4g壳聚糖基β-氨基酸。
向壳聚糖基β-氨基酸中加入4.3g四甲基哌啶醇在128℃下连续反应1h后脱色、过滤、冷却结晶得到目标产物38.8g。
取5kg聚丙烯添加3‰（15g）上述目标产物混合均匀，在150、160、175、200、210、210、210、210、200、180℃（从下料段到模嘴）温度下挤出造粒后拉丝。
将得到扁丝在老化设备UV-313老化200h、300h后测试扁丝老化前后性能如表2所示：
表2 扁丝在老化设备UV-313老化200h、300h后测试扁丝老化前后性能表
| 老化前断裂最大力（N） | 200h老化后断裂最大力（N） | 300h老化后断裂最大力（N） | 200h断裂最大力保留率% | 300h断裂最大力保留率% | |
| 空白组 | 74 | 49 | 39 | 66.2 | 50 |
| 3‰产物 | 78 | 69 | 58 | 88.5 | 72 |
| 3‰3529 | 76 | 61 | 53 | 80.3 | 69.7 |
备注：表2中空白组指未添加光稳定剂的扁丝产品，3‰产物组为添加3‰实施例中得到的光稳定剂的扁丝产品，3‰3529组为添加3‰市面已有的光稳定剂的扁丝产品。
实施例3：
在反应器中加入40g 乙醇溶剂和0.2g硼氢化钠还原剂，氮气氛围保护下，开启搅拌，再加入16g壳聚糖和2g对羟基苯甲醛，230℃加热回流反应3h。降温至60℃，加入300g水进行水洗后分水、过滤，重结晶后得到16.8g含亚胺基团壳聚糖衍生物。
向含亚胺基团壳聚糖衍生物中加入16.8g DMF溶剂和4.2g丙二酸二乙酯，升温至130℃搅拌反应30min，得到16.8g壳聚糖基β-氨基酸。
向壳聚糖基β-氨基酸中加入2.1g四甲基哌啶醇在128℃下连续反应1h后脱色、过滤、冷却结晶得到目标产物19.1g。
取5kg聚丙烯添加3‰（15g）上述目标产物混合均匀，在150、160、175、200、210、210、210、210、200、180℃（从下料段到模嘴）温度下挤出造粒后拉丝。
将得到扁丝在在老化设备UV-313老化200h、300h后测试扁丝老化前后性能如表3所示：
表3 扁丝在在老化设备UV-313老化200h、300h后测试扁丝老化前后性能表
| 老化前断裂最大力（N） | 200h老化后断裂最大力（N） | 300h老化后断裂最大力（N） | 200h断裂最大力保留率% | 300h断裂最大力保留率% | |
| 空白组 | 73 | 47 | 40 | 64.4 | 54.8 |
| 3‰产物 | 75 | 66 | 61 | 88 | 81.3 |
| 3‰3529 | 76 | 62 | 57 | 81.6 | 75 |
备注：表3中空白组指未添加光稳定剂的扁丝产品，3‰产物组为添加3‰实施例中得到的光稳定剂的扁丝产品，3‰3529组为添加3‰市面已有的光稳定剂的扁丝产品。
以上实施例均反映出目标产物具备很强的防老化效果，且效果优于一些现有的光稳定剂，从200h和300h老化后的保留率来看，目标产物作为光稳定剂的长效性能很好，客观反映出其具备一定的耐析出性。
上述实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围，即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种新型绿色受阻胺光稳定剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）以壳聚糖、对羟基苯甲醛为原料，在氮气保护下，与溶剂以及还原剂进行席夫碱反应，并生成含亚胺基团的壳聚糖衍生物；
（2）向壳聚糖衍生物加入DMF溶剂、丙二酸二乙酯进行混合，得到壳聚糖基β-氨基酸；
（3）将壳聚糖基β-氨基酸和四甲基哌啶醇进行混合反应，即可生成目标产物。
2.根据权利要求1所述的一种新型绿色受阻胺光稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中反应温度为210-230℃，反应时间为2-5小时，所述壳聚糖、对羟基苯甲醛、溶剂、还原剂质量比为8：1：20：0.1。
3.根据权利要求2所述的一种新型绿色受阻胺光稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中溶剂为乙醇，所述还原剂为硼氢化钠。
4.根据权利要求1所述的一种新型绿色受阻胺光稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中混合反应温度为100-150℃，反应时间为30min-2h，所述壳聚糖衍生物、丙二酸二乙酯质量比为4：1,溶剂DMF与壳聚糖衍生物的质量比为1：1。
5.根据权利要求1所述的一种新型绿色受阻胺光稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中混合反应温度为100-150℃，反应时间为30min-60min，所述壳聚糖基β-氨基酸和四甲基哌啶醇的质量比为8：1。
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