一种含环己二甲酸哌啶基酯的受阻胺光稳定剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种含环己二甲酸哌啶基酯的受阻胺光稳定剂及制备方法和应用，含两个哌啶基、以环己烷为内核的受阻胺光稳定剂，其结构由式(I)所示：R1选自O或N元素；R2选自H、氧自由基、

【技术实现步骤摘要】
一种含环己二甲酸哌啶基酯的受阻胺光稳定剂及制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光稳定剂领域，具体地说，涉及一种含环己二甲酸哌啶基酯的受阻胺光稳定剂及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，高分子材料在各个领域具有广泛的应用，但高分子材料具有老化的自然特性。聚合物分子吸收紫外光能量后，会从基态跃迁到激发态，如果其长时间处在激发态状态下，会进一步引发聚合物分子断链生成自由基，自由基的存在会加速聚合物的老化和降解，具体的老化过程如下：
[0003]链引发
[0004]R
·
+O2→
ROO
·
[0005]链增长ROO
·
+RH
→
ROOH+R
·
[0006]ROOH
→
R
·
+
·
OOH
[0007]ROOH
→
RO
·
+
·
OH
[0008]RO
·
+RH
→
ROH+R
·
[0009]RH+
·
OH
→
R
·
+H2O
[0010]链终止ROO
·
+ROO
·
→
ROOR+O2[0011]ROO
·
+R
·
→
ROOR
[0012]R
·
+R
·
→
R
‑
R
[0013]ROO
·
+RO
·
→
ROR+O2。
[0014]受阻胺是一类具有高空间位阻的有机胺类化合物，受阻胺光稳定剂是当今最有效的光稳定剂，它使聚合物具有较好的抵抗光老化能力。受阻胺光稳定剂对聚合物的稳定机理比较复杂，至今还未完全研究清楚，但众多研究受阻胺光稳定剂稳定机理的研究结果表明：受阻胺光稳定剂主要通过捕获自由基，淬灭单线态氧和分解过氧化物三方面来稳定聚合物：(1)受阻胺类光稳定剂在光稳定过程中首先被氧化成氮氧自由基,它能捕获聚合物中生成的活性自由基,从而使光氧化反应断链,达到光稳定的目的；(2)单线态氧的化学活性很高,能使聚合物发生降解反应，关于受阻胺光稳定剂淬灭单线态氧的详细机理，报导比较少，有文献解释为通过能量传递,使处于激发态的单线态氧回到基态，或者与受阻胺光稳定剂之间形成电荷转移的络合物,从而淬灭单线态氧起到光稳定的作用；(3)受阻胺类光稳定剂能有效地分解氢过氧化物,使其向相对稳定的醇、酮化合物转化，从而有效抑制聚合物的光氧化降解反应，具体反应机理如下：
[0015]被氧化
[0016][0017]捕捉自由基
[0018][0019]分解氢过氧化物
[0020][0021]受阻胺类光稳定剂的合成主要是将受阻胺单体如2，2，6，6
‑
四甲基哌啶醇、1，2，2，6，6
‑
五甲基哌啶醇或胺基哌啶等接枝到不同的化学基团上获得各种差异性的光稳定剂，满足不同聚合物抗光老化性能的要求。例如，德国BASF公司生产的光稳定剂Tinuvin770就是将癸二酸二甲酯与不同的哌啶基单体进行酯化或酯交换反应合成得到，其结构如下式(a)所示：
[0022][0023]相关专利如US5605761A、US3640928A等也是从酯交换角度制得该产品。
[0024]光稳定剂Tinuvin770适用于聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS树脂、聚酯和聚氨酯等。但该产品依赖进口，国内需求企业容易受到掣肘，因此，本专利技术提供一种光稳定剂Tinuvin770的替代品，该替代品有着与光稳定剂Tinuvin770相同的热稳定性和优异的光稳定化效果，抗老化效果更优。
[0025]有鉴于此特提出本专利技术。

技术实现思路

[0026]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种含环己二甲酸哌啶基酯的受阻胺光稳定剂及制备方法和应用。本专利技术的受阻胺光稳定剂能够替代光稳定剂Tinuvin770的产品，该化合物热稳定性好，对聚烯烃及聚酰胺具有优异光稳定化效果，抗老化效果更优。
[0027]为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
[0028]本专利技术的第一目的是提供一种环己二甲酸哌啶基酯的受阻胺光稳定剂，其结构式如下式(I)所示：
[0029][0030]其中，R1选自O或N元素；R2选自H、氧自由基、
‑
OH、
‑
Cl、
‑
CH2CN、C1‑
C8的烷基、C1‑
C8的烷氧基、C5‑
C
12
的环烷氧基、C3‑
C6的链烯基、被苯取代的C1‑
C3的烷基。
[0031]本专利技术的受阻胺光稳定剂以环己烷为内核、含两个受阻胺哌啶基，耐热性能好；用作聚合物光稳定剂能够提高聚合物的抗光老化效果，对聚烯烃及聚酰胺具有优异光稳定化效果，抗老化效果更优，与紫外线吸收剂复配效果好。
[0032]进一步的方案，作为优选的实施方案，R1为O或N元素；R2选自H、氧自由基、
‑
OH、
‑
Cl、
‑
CH3、辛氧基、烯丙基和苄基。
[0033]进一步的方案，作为一种具体的实施方式，R1为O元素；R2为H或
‑
CH3。
[0034]本专利技术的第二目的是提供一种如上方案所述的受阻胺光稳定剂的制备方法，包括以下步骤：
[0035](1)使式(II)所示的化合物和式(III)所示的受阻胺哌啶醇，在溶剂中、催化条件下发生酯化或酯交换反应，得到粗产品；所述式(II)和式(III)如下所示：
[0036][0037][0038]其中，R2选自H、氧自由基、
‑
OH、
‑
Cl、
‑
CH2CN、C1‑
C8的烷基、C1‑
C8的烷氧基、C5‑
C
12
的环烷氧基、C3‑
C6的链烯基、被苯取代的C1‑
C3的烷基；R3选自H或
‑
CH3；R4选自
‑
OH或
‑
NH2；
[0039](2)将步骤(1)中得到的化合物的粗品进行提纯，得到纯品。
[0040]进一步的方案，步骤(1)中，式(II)所示的化合物和式(III)所示的受阻胺哌啶醇的摩尔比为1:2
‑
1:3。
[0041]本专利技术限定式(II)所示的化合物和式(III)所示的受阻胺哌啶醇的摩尔比在1:2
‑
1:3范围内，既能够制备得到含环己二甲酸哌啶基酯的受阻胺光稳定剂，而且收率较高，产品纯度较高。
[0042]进一步的方案，步骤(1)中，反应温度为0
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含环己二甲酸哌啶基酯的受阻胺光稳定剂，其特征在于，结构式如下式(I)所示：其中，R1选自O或N元素；R2选自H、氧自由基、
‑
OH、
‑
Cl、
‑
CH2CN、C1‑
C8的烷基、C1‑
C8的烷氧基、C5‑
C
12
的环烷氧基、C3‑
C6的链烯基、被苯取代的C1‑
C3的烷基。2.根据权利要求1所述的含环己二甲酸哌啶基酯的受阻胺光稳定剂，其特征在于，R1为O或N元素；R2选自H、氧自由基、
‑
OH、
‑
Cl、
‑
CH3、辛氧基、烯丙基和苄基。3.根据权利要求1或2所述的含环己二甲酸哌啶基酯的受阻胺光稳定剂，其特征在于，R1为O元素；R2为H或
‑
CH3。4.一种如权利要求1
‑
3任意一项所述的受阻胺光稳定剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)使式(II)所示的化合物和式(III)所示的受阻胺哌啶醇，在溶剂中、催化条件下发生酯化或酯交换反应，得到粗产品；所述式(II)和式(III)如下所示：其中，R2选自H、氧自由基、
‑
OH、
‑
Cl、
‑
CH2CN、C1‑
C8的烷基、C1‑
C8的烷氧基、C5‑
C
12
的环烷氧基、C...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳明书，周立荣，丁艳芬，刘鹏，陈娟，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：