空间位阻可调型弱碱光稳定剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术是申请号为202011250638.2，发明专利技术名称为“空间位阻可调型弱碱光稳定剂的结构及其制备方法和应用”的中国发明专利技术专利申请的分案申请。本发明专利技术专利属于新化合物及其合成方法领域，具体涉及空间位阻可调型弱碱光稳定剂及其制备方法和应用。本发明专利技术的创新型光稳定剂通过在结构通式中建立氮原子周边产生空间位阻的取代基大小从而进行调整其空间位阻，此外，通过调整极性基团的远近可以影响氮原子的电负性，从而调整了它的碱性或亲核性能。通过调控氮原子所处环境中的空间位阻和亲核性能或碱性获得所想要的效果，进而拓宽这类创新型弱碱性光稳定剂的应用范围，使其扩大使用范围适于PC，聚酯，PVC等偏酸性或具有一定亲电性高分子材料使用作为光稳定性保护助剂。材料使用作为光稳定性保护助剂。材料使用作为光稳定性保护助剂。

【技术实现步骤摘要】
空间位阻可调型弱碱光稳定剂及其制备方法和应用
[0001]本专利技术是申请号为202011250638.2，申请日为2020年11月11日，专利技术名称为“空间位阻可调型弱碱光稳定剂的结构及其制备方法和应用”的中国专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术专利属于新化合物及其合成方法领域，具体涉及空间位阻可调型弱碱光稳定剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0003]高分子材料在当今发达世界里扮演者越来越重要的角色，从一次简单成型不同的工业一次性产品到太空使用高科技元件无所不在。这样多样复杂的应用就要求高分子材料不同的物理化学性质必须符合特定应用所需多样性而产生的要求。因此，高分子材料变得越来越复杂了，它们不但由各种基础聚合物构成，还需要加入大量多样的添加剂包括不同的功能助剂，这些功能添加剂在赋予高分子材料所需要呈现特有性能方面起着决定性作用。在高分子添加剂中，光稳定剂和抗氧化稳定剂可谓是最重要的一类，其抗氧剂功能就是有效率的提供给高分子聚合物在加工和使用过程中去抵抗热、环境其它氧化因素和紫外光引起的降解。这对高分子材料具有特别重要的意义，高分子抗氧化稳定剂的品质直接可以预测产品使用寿命和避免因产品失效而产生的至关重要的负面影响。
[0004]光稳定剂在高分子材料制件使用中呈现出越来越重要的地位，它们提供给聚合物产品非常有效的抗光降解保护作用。
[0005]光稳定剂系列在保护高分子工作机理上划分包括三大类型：紫外线吸收剂(ultraviolet absorber,简称UVA)，光稳定剂(hindered amine light stabilizer,简称HALS)，和光淬灭剂(Quenchers)。在实际应用中依据光强度和所需保护力度，这三种光稳定剂可以单独使用或混合物使用。光吸收剂UVA吸收过滤掉有害的紫外线，把它转化为热能，电磁波和无害的长波段光，有助于防止高分子材料降解，还可以防止光敏感的涂料、粘合剂和密封剂等的变色和分层。
[0006]受阻胺类光稳定剂最在20世纪70年代日本三菱公司就开发出LS
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744，即苯甲酸2,2,6,6
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四甲基哌啶脂，1974年瑞士Ciba
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Geigy公司也合成了相同的产品。光稳定剂对高分子材料保护效果是传统吸收型的4倍多，且相容性好，国际上受阻胺类光稳定剂年用量增长率为20％
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30％，消费总量已占高分子稳定剂总量的44％，跃居各类稳定剂之首。据2019年全球高分子稳定剂市场第三方预测报到光稳定剂在2019年达7900亿美金市场，到2027年可达14154.7亿美金市场，每年增长率约7.6％。近几十年来，由于受阻胺类光稳定剂需求领域不断扩宽，创新研发一直是非常活跃，不断有新的小分子和寡聚分子产品出现，但是都是基于环状2,2,6,6
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四甲基哌啶胺受阻胺母核结构。
[0007]环状四甲基哌啶胺受阻胺光稳定剂活性功能基团结构如下：
[0008][0009]在如上环状四甲基哌啶胺受阻胺母核活性功能基通用结构式中，市场广泛使用的受阻胺光稳定剂为结构
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A型光稳定剂成本最低。常见市场产品受阻胺光稳定剂包括cyasorb 3853,Hostavin 3050,Hostavin TM N 20,Tinuvin 770,Hostavin 3052,Hostavin 3058,Hostavin 3055,Uvinul 4050H,Chimassorb 2020,Uvasorb HA 88,Chimassorb 944等。
[0010]然而，这类环状四甲基哌啶受阻胺母核结构受阻胺光稳定剂不能应用于PVC，PC，PU，聚酯类等高聚物中，其主要原因是其主要原因是因为四甲基哌啶胺这类受阻胺母核中的N原子呈现相对较强的碱性与亲核性能，在加工使用过程中具有亲核性能的氮原子易与高聚物上具有亲电性或呈现酸性官能团反应，因此催化加速酸性高分子材料降解。
[0011]降低四甲基哌啶胺HALS母核的碱性或亲核性能是拓宽受阻胺光稳定剂应用范围的唯一途径。到目前为止，降低四甲基哌啶受阻胺HALS中氮原子碱性的方法有两种：(1)在哌啶胺N
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H键上进行烷基化，形成N
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R键，这样增大了哌啶胺中氮原子周边的空阻效应，从而达到了降低哌啶胺碱性目的；(2)在哌啶胺N
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H键引进烷氧基形成N
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OR键，这样哌啶胺中的氮原子从电负性降低角度和氮原子周围空阻效应增大双重效应降低了碱性。
[0012]受阻胺HALS光稳定剂是自由基捕获剂的一种，其作用机理十分复杂，主要是通过以下几个方面的机理的协同作用来达到光防护效果：(1)捕获自由基；(2)分解氢过氧化物；(3)捕获重金属。
[0013]具有结构
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B和结构
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C型母核四甲基哌啶胺类型受阻胺光稳定剂被称为弱碱性光稳定剂，这类N
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OR型光稳定剂产品，如Chimassorb 119,Tinuvin 144,Tinuvin 292,Tinuvin 152,Tinuvin371,Flamestab 116,Tinuvin 622,Cyasorb 3529，已经应用于市场。
[0014]如上所示的弱碱型受阻胺结构都比常规受阻胺结构更加复杂，事实上，无论小分子弱碱型受阻胺光稳定剂还是寡聚弱碱型受阻胺光稳定剂与常规型受阻胺相比，都要经过额外的合成步骤才能得到这些产品。因此，在成本价格上会更加昂贵，额外的化学合成也会给绿色环境保护带来更加大的压力。

技术实现思路

[0015]本专利技术专利首次报道空间位阻可调型弱碱性叔胺类结构，氮原子弱碱性能可调控型，不含有环状2,2,6,6
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四甲基哌啶胺结构片段，是一种创新性结构光稳定剂。
[0016]创新型小分子光稳定剂通式如下：
[0017][0018]其中，X为NH，NR3，O；
[0019]Y为H，甲基或其它烷基；
[0020]n＝1,2,3,4,5；n1＝1,2,3,4,5；
[0021]n等于n1,或n不等于n1；
[0022]R为C5
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C22的直链或支链烷基，或是具有烷基侧链和芳香基取代的烷基；
[0023]R为
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CH2CH2CH2‑
Si(OMe)3或
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CH2CH2CH2‑
Si(OEt)3。
[0024]具体的，本专利技术所述的创新型小分子光稳定剂结构包括：
[0025][0026]上述空间位阻可调型弱碱光稳定剂的制备方法，反应式如下：
[0027][0028]所述制备步骤包括：
[0029](1)在氮气保护下将丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯加入到反应瓶中，开启搅拌，然后加入1
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3份的有机溶剂或不加溶剂，然后加入催化剂1，降低温度到10
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20℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.空间位阻可调型弱碱性光稳定剂，其特征在于，结构通式如下：其中，X为NH，NR3，O；Y为H，甲基或其它烷基；n＝1,2,3,4,5；n1＝1,2,3,4,5；n等于n1,或n不等于n1；R为C5
‑
C22的直链或支链烷基，或是具有烷基侧链和芳香基取代的烷基；R为
‑
CH2CH2CH2‑
Si(OMe)3或
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CH2CH2CH2‑
Si(OEt)3。2.根据权利要求1所述的空间位阻可调型弱碱性光稳定剂，其特征在于，结构包括：3.一种如权利要求1所述的空间位阻可调型弱碱性光稳定剂的制备方法，其特征在于，反应式如下：所述制备步骤包括：(1)在氮气保护下将丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯加入到反应瓶中，开启搅拌，然后加入1
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3份的有机溶剂或不加溶剂，然后加入催化剂1，降低温度到10
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20℃，然后缓慢滴加环状烷基二胺；在滴加完毕后升温至室温搅拌3
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5小时，加热到40
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60℃继续反应10
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24小时；TLC监测反应进程直到反应完全，真空下除掉过量的丙烯酸甲酯，剩余反应中间体未经进一步纯化，用于下步反应；(2)在氮气保护和搅拌下，室温向...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛丽娟，刘树柏，赵成世，尹齐伟，丁轶凡，王以菲，罗瑞，陈秀颖，王纪江，李静，徐春娟，宋金鸽，陈俊，虞美雅，
申请(专利权)人：绍兴瑞康生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：