一种光稳定剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种光稳定剂，其具有如下式I所示的结构：

A light stabilizer and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种光稳定剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及聚合物助剂
更具体地，涉及一种光稳定剂及其制备方法和应用。
技术介绍
受阻胺光稳定剂(HALS)自上世纪70年代出现以来，由于其对树脂高效的光稳定防护效果，一直备受关注。经过数十年的发展，已成功开发多种效果显著的产品，并在塑料制品领域得到广泛的应用，其结构通式如下式所示。HALS为具有空间位阻效应的哌啶衍生物，其Y基团可为氢基(H)，烷基(CH3)，烷氧基(OR)等，而侧链X也可提供多种官能团结构的设计。因此可根据塑料产品不同使用环境要求，针对性设计特定结构受阻胺光稳定剂，扩大此类产品的应用领域。目前，针对Y基团的修饰，主要是调节胺基的碱性。由于哌啶环上的NH具有一定的碱性，易于酸性物质反应生成铵盐，大大限制了HALS在酸性条件下的使用。如传统的高碱性的HALS770，HALS4050不宜用于农膜以及PVC树脂等制品中，而为扩大HALS的使用范围，多家企业开发出低碱性烷基化或烷氧基化的HALS，例如HALS123，HALS119。针对侧链X的修饰，主要是高分子量化，多功能化及反应型。小分子受阻胺光稳定剂属于极性分子，与树脂基体相容性较差，易发生迁移，挥发，其次低分子量受阻胺光稳定剂的热稳定性能也较差，易在塑料的热加工中分解，因此开发了多种大分子量的光稳定剂，例如HALS944，HALS2020等，但这些侧链的修饰无疑会大大降低光稳定剂有效的氮元素N含量，降低了其防护效果。无机填料能够赋予塑料良好的综合性能，例如降低塑料制品热膨胀系数，提高模量，气体阻隔性能，热传导及阻燃等效果。但在添加无机填料和对其进行表面改性时，人们往往只关注这些因素对聚合物使用性能(如强度，韧性或降低成本等)的改进，却忽视了它们对树脂光氧老化的稳定性的影响，已有研究表明无机填料的表面特性及其表面处理对聚合物的老化性能有显著的影响。现有技术中已有研究CaCO3和SiO2等无机纳米填料对PP树脂光氧老化性能的影响，纳米碳酸钙和二氧化硅的添加可大大促进PP树脂的光氧老化速度，添加量越大，这种促进作用越明显，并提出纳米填料表面的活性基团可在树脂光氧老化过程中起到活化促进作用。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种光稳定剂，该光稳定剂具有改进的光稳定效果，同时对于与其一同使用的无机填料有好的分散作用。本专利技术的第二个目的在于提供一种光稳定剂的制备方法，该制备方法简单易于实施，且制备得到的产物收率高。本专利技术的第三个目的在于提供一种光稳定剂的应用。为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：一种光稳定剂，其特征在于，具有如下式I所示的结构：其中，R1、R2、R3各自独立地选自烷基或烷氧基中的一种或两种，n为2-4的整数。为达到上述第二个目的，本专利技术采用下述技术方案：一种光稳定剂的制备方法，包括如下步骤：将四甲基哌啶胺与化合物A混合，在溶剂存在的条件下进行开环加成反应，得所述光稳定剂；其中，所述化合物A具有如下式II所示的结构：所述R1、R2、R3各自独立地选自烷基或烷氧基中的一种或两种，n为2-4的整数。进一步地，所述烷基为C1-C20的烷基，优选为C1-C10的烷基，示例性地，包括但不限于为甲基、乙基；所述烷氧基为C1-C20的烷氧基，优选为C1-C10的烷氧基，示例性地，包括但不限于为甲氧基、乙氧基。进一步地，所述四甲基哌啶胺与化合物A的摩尔比为1：0.5～1.5。进一步地，所述溶剂选自石油醚、丙酮、乙醇、甲苯、二甲苯中的一种或几种。进一步地，所述四甲基哌啶胺和化合物A的质量之和与所述溶剂的质量比为1：1～5。进一步地，所述开环加成反应的温度为20～100℃，时间为4～10h。为达到上述第三个目的，本专利技术采用下述技术方案：如上第一个目的所述的光稳定剂在塑料制品的制备中的应用。进一步地，将所述光稳定剂用于包括但不限于以PE、PP、PS、ABS中的一种或几种为基体树脂的塑料制品的制备中。进一步地，所述光稳定剂在基体树脂中的质量百分含量为0.05-1％。示例性地，所述光稳定剂在基体树脂中的质量百分含量包括但不限于为0.1-0.7％、0.05-0.6％、0.05-0.3％、0.05-0.4％、0.3-0.6％、0.4-0.6％等。进一步地，所述应用的方法包括如下步骤：将所述光稳定剂与无机填料混合均匀；待混合物冷却后，加入基体树脂，经预混、加工成型，得到所述塑料制品。进一步地，所述无机填料选自二氧化硅、碳酸钙等中的一种或几种。进一步地，所述混合的温度为100-150℃，时间为5-10min。进一步地，所述无机填料在基体树脂中的质量百分含量包括但不限于为1-10％、2-10％、5-10％、6％等。如无特殊说明，本专利技术中使用的化学物质均可通过市售商购获得。本专利技术的有益效果如下：本专利技术中提供的光稳定剂的结构中，通过将四甲基哌啶胺与上述化合物A进行化学结合，形成的光稳定剂具有反应性。将其作为添加剂用于塑料制品的制备中时，在较小的添加量时即具有相对于四甲基哌啶胺类光稳定剂更优的光稳定效果外，同时还能降低塑料制品制备中使用的无机填料(如，二氧化硅、碳酸钙等)的聚集效应，进一步大幅减弱无机填料对树脂光氧老化的催化作用，从而赋予该塑料制品更优的物理机械性能。此外，由于该光稳定剂具有反应性，其可稳定地存在树脂体系中，从而使得得到的树脂制品具有长期的光稳定性和物理机械性能稳定性。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例对本专利技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。实施例1光稳定剂A1的制备：在装有温度计的四口烧瓶中，加入Ⅱ，1,1,6,6-四甲基哌啶胺105g，3-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷53g，溶解于350g的甲苯溶剂中，装上冷凝管，开动搅拌器，升温至65℃水浴反应4h。开环加成反应后进行减压蒸馏出有机溶剂及未反应小分子中间体，即得目标产物，收率在94％。经红外表征可知，所得产物在910cm-1处左右的环氧基团特征峰消失，而在3300cm-1处左右有明显的醇羟基峰的存在。实施例2光稳定剂A2的制备：在装有温度计的四口烧瓶中，加入Ⅱ，1,1,6,6-四甲基哌啶胺150g，3-(2,3-环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷120g，溶解于350g的乙醇溶剂中，装上冷凝管，开动搅拌器，升温至25℃水浴反应6h。开环加成反应后进行减压蒸馏出有机溶剂及未反应小分子中间体，即得目标产物，收率在96％。实施例3光稳定剂A3的制备：在装有温度计的四口烧瓶中，加入Ⅱ，1,1,6,6-四甲基哌啶胺150g，3-(2,3-环氧丙氧基)丙基二甲氧基甲基硅烷150g，溶解于600g的石油醚溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光稳定剂，其特征在于，具有如下式I所示的结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种光稳定剂，其特征在于，具有如下式I所示的结构：



其中，R1、R2、R3各自独立地选自烷基或烷氧基中的一种或两种，n为2-4的整数。


2.如权利要求1所述的光稳定剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将四甲基哌啶胺与化合物A混合，在溶剂存在的条件下进行开环加成反应，得所述光稳定剂；
其中，所述化合物A具有如下式II所示的结构：



所述R1、R2、R3各自独立地选自烷基或烷氧基中的一种或两种，n为2-4的整数。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述四甲基哌啶胺与化合物A的摩尔比为1：0.5～1.5。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自石油醚、丙酮、乙醇、甲苯、二甲苯中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆涛，刘旭，谢胜利，蔡广超，戈晴晴，张跃，
申请(专利权)人：宿迁联盛科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32