Longchang Chemical

В процессе обработки и использования полимеры неизбежно подвергаются воздействию солнечного света или сильной флуоресценции, что приводит к ухудшению их физических свойств, пожелтению, обесцвечиванию, охрупчиванию и снижению прозрачности, что не только ухудшает впечатления от использования, но и может привести к серьезным последствиям. Поэтому вопрос о том, как предотвратить световое старение полимеров, стал важным направлением исследований полимерных материалов. В настоящее время непосредственное добавление различных светостабилизаторов в полимеры является наиболее эффективным методом повышения светостабильности материалов. По механизму действия распространенные светостабилизаторы можно разделить на светозащитные агенты, поглотители ультрафиолета, тушители и светостабилизаторы на основе сложных аминов. Среди них светостабилизаторы на основе аминов обладают такими преимуществами, как высокая эффективность, небольшое количество добавок и меньшее воздействие на продукты. Поэтому они завоевали популярность у населения. Светостабилизаторы на основе сложных аминов действуют в основном четырьмя способами: разлагают гидропероксид, гасят возбужденный кислород, захватывают свободные радикалы и регенерируют сами себя, что позволяет эффективно повысить светостойкость полимеров.

Очень представительным типом светостабилизаторов со стерическими препятствиями является органическое аминовое соединение на основе 2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинила, 1972, Швейцария Ciba-Geigy (Ciba-Geigy) и японская компания Sankyo совместно разработали и исследовали, и получили две представительные разновидности светостабилизатора 744 и светостабилизатора 770 путем отбора 1200 органических аминных соединений. Светостабилизатор 770 обладает хорошей совместимостью со смолой, не окрашивается, малотоксичен и обладает хорошим светостабилизирующим эффектом. Как эффективный светостабилизатор, он широко используется в ПП, ПЭ, ПВХ, ПС, АБС смолах и других материалах. В настоящее время существует множество отчетов о применении светостабилизатора 770, но исследований процесса его синтеза, особенно влияния процесса на структуру продукта и компоненты, меньше. В этой статье мы рассмотрим синтез светостабилизатора 770, в основном влияние различных методов, растворителей, типов катализаторов, процессов последующей обработки и т.д. на скорость конверсии и характеристики продукта.

Обычно используемый синтетический маршрут заключается в использовании себациновой кислоты и тетраметилпиперидола для прямой реакции дегидратации и этерификации с получением светостабилизатора 770, как показано на рисунке. В зависимости от того, добавляется ли растворитель, его можно разделить на метод сыпучих материалов и метод растворителей.
1. При объемном методе в реакционный сосуд добавляют определенную долю себациновой кислоты, тетраметилпиперидинола и катализатора, нагревают, и сырье само расплавляется в качестве растворителя для реакции. После реакции продукт промывают водой или растворителем и перекристаллизовывают, получая светостабилизатор 770.

Выбор катализатора оказывает решающее влияние на ход реакции. Подходящий катализатор может повысить активность реакционного центра и ускорить скорость реакции. Общие исследования показали, что п-толуолсульфокислота и фталатные эфиры обладают высокой каталитической эффективностью для этерификации, но при использовании в синтезе светостабилизатора 770 выход обоих катализаторов составляет менее 70%, в основном из-за системы Сырьевой материал тетраметилпиперидинол легко сублимируется, что влияет на скорость конверсии сырья. Кроме того, температура реакции не должна быть слишком высокой, что затрудняет удаление образующейся воды, которая вступает в реакцию с катализатором фталатного эфира, делая его неэффективным. Поэтому исследователи изучили метод растворения, чтобы улучшить ситуацию.

2. Метод растворителя заключается в добавлении органического растворителя на основе вышеуказанной реакции. После реакции растворитель выпаривают, а продукт перерабатывают. По сравнению с объемным методом, метод растворителя не требует достижения температуры плавления реактивов, снижает температуру реакции в системе и уменьшает явление сублимации. В то же время вода в системе может быть удалена в процессе рефлюкса с растворителем, а часть сублимированного сырья может быть возвращена обратно.

После изучения различных растворителей выяснилось, что петролейный эфир и н-гептан при температуре ниже 100 °C имеют низкую эффективность. Хотя толуол и ксилол с высокими температурами кипения позволяют достичь высоких показателей конверсии, они все еще неудовлетворительны и имеют высокие температуры кипения. Также сложнее проводить последующую обработку растворителями.

Исследователи продолжили изучать маршрут реакции переэтерификации, показанный на рисунке ниже. Реакцию диметилсебаката и тетраметилпиперидинола можно проводить при более низкой температуре. Использование н-гептана в качестве растворителя позволяет исключить из реакции метанол. Различные катализаторы обладают высокой каталитической эффективностью, среди которых натриевые катализаторы достигли степени конверсии 99,8%. После дальнейшего изучения влияния соотношения сырья на реакцию было обнаружено, что при молярном соотношении тетраметилпиперидинола и себациновой кислоты 2,0:1 степень конверсии была самой высокой, а дальнейшее увеличение соотношения не способствовало последующему удалению избытка сырья.

Наконец, на основе проведенных исследований был приготовлен самодельный светостабилизатор 770 (770 ZZ) и сравнен с коммерческим продуктом (770 DF). На следующем рисунке представлен их инфракрасный спектр. Видно, что характерные пики поглощения 770 DF и 770 ZZ в основном одинаковы, и нет других пиков примесей, что указывает на то, что структура самодельного светостабилизатора 770 соответствует коммерческому продукту и имеет хорошую чистоту.

На рисунке ниже представлена термогравиметрическая кривая. Светостабилизатор 770, который не был промыт водой, обладает плохой термостабильностью. Возможно, это связано с наличием остатков катализатора, из-за которых продукт подвергается обратной реакции этерификации при высокой температуре. Термическая стабильность обработанного продукта не сильно отличается от термической стабильности коммерческих продуктов, что может удовлетворить требования к обработке большинства продуктов.

Наконец, исследователи проверили антиультрафиолетовую эффективность самодельного светостабилизатора 770. После 672 часов ультрафиолетового облучения ABS цвет образца с 0,3 частями 770 DF был немного темнее, чем цвет образца с 0,3 частями 770 ZZ. Светостабилизатор 770 обладает несколько лучшей устойчивостью к УФ-излучению. Это может привести к тому, что самодельные продукты содержат небольшое количество моноэфиров, которые не могут быть полностью удалены, что благоприятно сказывается на дисперсии 770. В целом, самодельный светостабилизатор 770 мало отличается по своим характеристикам от коммерческих продуктов. Были успешно изучены факторы, влияющие на процесс производства, и получен маршрут с более высоким выходом.
Свяжитесь с нами сейчас!
Мы принимаем индивидуальные услуги, обычно мы свяжемся с вами в течение 24 часов. Вы также можете написать мне по электронной почте info@longchangchemical.com в рабочее время (с 8:30 до 18:00 UTC+8 пн.-сб.) или воспользоваться чатом на сайте, чтобы получить быстрый ответ.
Эта статья была написана отделом исследований и разработок Longchang Chemical. При копировании и перепечатке, пожалуйста, указывайте источник