一种长效紫外线吸收剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，公开了一种长效紫外线吸收剂及其制备方法和应用。本发明专利技术的紫外线吸收剂是通过将多羟基二苯甲酮依次与长链烷基酰氯、环氧氯丙烷进行反应得到。将本发明专利技术所述紫外线吸收剂加入PBAT地膜中时，紫外线吸收剂上的环氧基团与树脂分子链中的羧基反应后形成可以在催化剂的作用下反复重建和断开的动态共价键—β

【技术实现步骤摘要】
一种长效紫外线吸收剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体是涉及一种长效紫外线吸收剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于地膜可以起到提高土壤温度、保持土壤湿度、防止虫害以及除草等作用，因此其可以显著提高农作物的产量，这使得近几十年来地膜在我国农作物种植中得到了大范围的推广。目前我国地膜的耕地覆盖面积已经达到了2.6亿亩左右，地膜用量已达150万吨/年。然而，传统的地膜主要以不可降解的聚乙烯材料为主，使用过后回收率极低，无法回收的残膜在土壤中短期内无法降解。随着种植年限的增加，土壤中不可降解的聚乙烯残膜大量累积，从而对土壤环境、作物生长发育以及生态环境等造成极大的危害。目前我国大部分的耕地都存在不同程度的地膜残留污染问题，地膜污染治理迫在眉睫。
[0003]生物降解地膜可以起到与聚乙烯地膜类似的增温保墒、提高作物产量的作用，且在使用后无需回收，能够在微生物与环境的共同作用下完全被降解为CO2和H2O，有望从源头上解决聚乙烯地膜所带来的环境污染问题。聚对苯二甲酸丁二醇酯
‑
己二酸丁二醇酯(PBAT)作为一种生物可降解材料，其特殊的共聚结构赋予了其与聚乙烯较为接近的加工性能和力学性能，同时在生物可降解材料中其成本相对较低，因此将其作为生物可降解地膜在替代聚乙烯的应用中具有非常巨大的优势。但是与其他生物可降解材料一样，主链中含有大量聚酯基团的PBAT在使用过程中存在降解速率快、难以与大部分农作物的生长周期相匹配的问题，这使得其难以满足农作物增温保墒的要求，从而造成农作物的减产。
[0004]研究发现，自然光中紫外线引起的光降解是导致PBAT地膜产生快速降解的最重要的原因之一。中国专利CN113025009A通过在PBAT地膜中加入小分子紫外线吸收剂的方法改善地膜的抗紫外老化性能，但是由于小分子类的紫外线吸收剂分子量比较低，在PBAT地膜加工、储存以及使用过程中容易出现挥发、迁移和析出的问题，导致其难以发挥长效的抗紫外线的作用。中国专利CN114292387A将抗紫外线较好的单体引入PBAT进行共聚，使得PBAT的抗紫外老化性能有所提高，由于具有抗紫外线作用的单体被共价键固定在PBAT的分子链中，无法自由迁移析出，因此这种方法可以起到长效的抗紫外线的作用。但是也正是由于抗紫外线单体引入PBAT后是通过共价键连接在PBAT主链中，这使得其孤立地分散在PBAT中难以形成有效的防紫外线屏障，因而这种方法对于提高PBAT的抗紫外线性能也比较有限。因此，如何在显著提高PBAT地膜抗紫外线性能的同时还能保证抗紫外线作用的长效性仍然面临着巨大的挑战。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种长效紫外线吸收剂及其制备方法和应用。本专利技术的紫外线吸收剂是通过将多羟基二苯甲酮依次与长链烷基酰氯、环氧氯丙烷进行反应得到，将本专利技术所述紫外线吸收剂加入PBAT地膜中时，紫外线吸收剂
上的环氧基团与树脂分子链中的羧基反应后形成可以在催化剂的作用下反复重建和断开的动态共价键—β
‑
羟基酯键，而长链烷基与PBAT较差的相容性会导致长链烷基带动通过动态共价键连接在PBAT树脂上的紫外线吸收剂向PBAT地膜表层移动，从而在PBAT地膜表面形成一层通过共价键连接的紫外线屏障，最终在显著提高PBAT地膜抗紫外老化性能的同时明显提高PBAT地膜抗紫外线的长效性。
[0006]为达到本专利技术的目的，本专利技术的长效紫外线吸收剂的结构式为：
[0007][0008]其中，n≥10。
[0009]进一步地，本专利技术还提供了一种前述长效紫外线吸收剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0010](1)将三乙胺、多羟基二苯甲酮、二氯甲烷加入反应器中在室温下搅拌，然后将长链烷基酰氯滴加到反应器中反应；
[0011](2)待步骤(1)中反应完成，紧接着将环氧氯丙烷滴加到反应器中反应；
[0012](3)将步骤(2)得到的反应产物在搅拌的条件下倒入稀盐酸中进行沉淀，将沉淀物过滤后用纯水在常温下洗涤并干燥，最终得到长效紫外线吸收剂。
[0013]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述多羟基二苯甲酮为2,2
′
,4,4
′‑
四羟基二苯甲酮、2,3,4,4
′‑
四羟基二苯甲酮、2,4,4
′‑
三羟基二苯甲酮、2,3,4
‑
三羟基二苯甲酮中的一种或多种。
[0014]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述长链烷基酰氯为十二烷基酰氯、十四烷基酰氯、十六烷基酰氯和十八烷基酰氯等中的一种或多种。
[0015]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述三乙胺、多羟基二苯甲酮、长链烷基酰氯与环氧氯丙烷的物质的量之比为2～3：0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2。
[0016]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤(1)中反应是在30～50℃反应3～6h。
[0017]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤(2)中反应是在30～50℃反应5
～10h。
[0018]进一步地，本专利技术还提供了一种前述长效紫外线吸收剂的应用，所述应用为将所述长效紫外线吸收剂用于含有羧基的聚合物体系中，优选地，所述含有羧基的聚合物体系中包含PBAT。
[0019]另一方面，本专利技术还提供了一种PBAT组合物，按重量份数计，所述PBAT组合物中包含：
[0020]PBAT：100份
[0021]生物可降解聚酯：5～30份
[0022]无机填料：5～30份
[0023]ADR 4468：0.05～0.6份
[0024]紫外线吸收剂：0.1～0.5份
[0025]催化剂：0.1～1份
[0026]抗水解剂：0.1～1份
[0027]抗氧剂：0.1～0.5份
[0028]润滑剂：0.1～0.5份
[0029]其中，所述紫外线吸收剂为本专利技术前述紫外线吸收剂。
[0030]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述PBAT的酸值为5～100mol/t。
[0031]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述生物可降解聚酯为PLA、PBS、PHA、PPC中的一种或多种。
[0032]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、蒙脱土、云母中的一种或多种。
[0033]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述催化剂为1,5,7
‑
三氮杂双环癸
‑5‑
烯、2
‑
甲基咪唑、三苯基膦酸中的一种或多种。
[0034]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述抗水解剂为碳化二亚胺和聚碳化二亚胺中的至少一种。
[0035]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述抗氧剂为2,6
‑
二叔丁基
‑4‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长效紫外线吸收剂，其特征在于，所述长效紫外线吸收剂的结构式为：其中，n≥10。2.权利要求1所述的长效紫外线吸收剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将三乙胺、多羟基二苯甲酮、二氯甲烷加入反应器中在室温下搅拌，然后将长链烷基酰氯滴加到反应器中反应；(2)待步骤(1)中反应完成，紧接着将环氧氯丙烷滴加到反应器中反应；(3)将步骤(2)得到的反应产物在搅拌的条件下倒入稀盐酸中进行沉淀，将沉淀物过滤后用纯水在常温下洗涤并干燥，最终得到长效紫外线吸收剂。3.根据权利要求2所述的长效紫外线吸收剂的制备方法，其特征在于，所述多羟基二苯甲酮为2,2',4,4'
‑
四羟基二苯甲酮、2,3,4,4'
‑
四羟基二苯甲酮、2,4,4'
‑
三羟基二苯甲酮、2,3,4
‑
三羟基二苯甲酮中的一种或多种；优选地，所述长链烷基酰氯为十二烷基酰氯、十四烷基酰氯、十六烷基酰氯和十八烷基酰氯等中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的长效紫外线吸收剂的制备方法，其特征在于，所述三乙胺、多羟基二苯甲酮、长链烷基酰氯与环氧氯丙烷的物质的量之比为2～3：0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2；优选地，所述步骤(1)中反应是在30～50℃反应3～6h；优选地，所述步骤(2)中反应是在30～50℃反应5～10h。5.权利要求1所述长效紫外线吸收剂的应用，其特征在于，所述应用为将所述长效紫外线吸收剂用于含有羧基的聚合物体系中。6.一种PBAT组合物，其特征在于，所述PBAT组合物中按重量份数计，包含：PBAT：100份生物可降解聚酯：5～30份无机填料：5～30份ADR 4468：0.05～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振伟，陈虎啸，陈涛，李钰传，岑昱迪，上官纬，王熊，
申请(专利权)人：宁波家联科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：