本發(fā)明屬于高分子材料改性助劑領(lǐng)域，特別涉及一種新型光穩(wěn)定劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

光穩(wěn)定劑是高分子制品的一種添加劑，它能屏蔽或吸收紫外線的能量，猝滅單線態(tài)氧及將氫過氧化物分解成非活性物質(zhì)等功能，使高分子聚合物在光的輻射下，能排除或減緩光化學(xué)反應(yīng)可能性，阻止或延遲光老化的過程，從而達(dá)到延長高分子聚合物制品使用壽命的目的。

受阻胺是一類具有空間阻礙的有機(jī)胺類化合物，對高聚物和有機(jī)化合物的光氧降解反應(yīng)有很好的抑制效果，是一類性能優(yōu)良的光穩(wěn)定劑。

光穩(wěn)定劑119是一種費(fèi)聚合性高分子量的受阻胺類光穩(wěn)定劑，與其他受阻胺光穩(wěn)定劑相比，其優(yōu)點(diǎn)是能增強(qiáng)著色聚烯烴制品的色度；由于它的大分子結(jié)構(gòu)，它適用于要求低揮發(fā)性和抗遷移性的領(lǐng)域；但光穩(wěn)定劑119的分子量偏低，且分子結(jié)構(gòu)中存在-nh-，不穩(wěn)定，在高分子制品中仍然存在一定程度的遷移，耐酸性不夠強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的光穩(wěn)定劑119的分子量偏低，在高分子制品中仍然存在一定程度的遷移，耐酸性不夠強(qiáng)的技術(shù)問題。

為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種新型光穩(wěn)定劑，結(jié)構(gòu)式如下：

一種新型光穩(wěn)定劑的制備方法，以光穩(wěn)定劑119、4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶和堿作為原料，在有機(jī)溶劑存在的情況下，通過加熱升溫反應(yīng)制得所述新型光穩(wěn)定劑。

優(yōu)選地，所述光穩(wěn)定劑119、4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶、堿、有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為：1:0.19-0.24:0.035-0.06:2.1-3.5。

優(yōu)選地，所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀中任意一種。

優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯、n,n-二甲基甲酰胺中任意一種。

優(yōu)選地，所述加熱升溫反應(yīng)的反應(yīng)溫度為120-170℃。

優(yōu)選地，所述加熱升溫反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為12-18小時(shí)。

優(yōu)選地，所述加熱升溫反應(yīng)制得的新型光穩(wěn)定劑的后處理方法為：降溫水洗、脫色、過濾，再降溫結(jié)晶。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下，

本發(fā)明的新型光穩(wěn)定劑相比于光穩(wěn)定劑119的分子量增加，4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶取代了光穩(wěn)定劑119中亞氨基(-nh-)不穩(wěn)定的h，因此更加穩(wěn)定，不易發(fā)生遷移,抗老化；同時(shí)增加的哌啶環(huán)也可提高光穩(wěn)定劑的穩(wěn)定性、抗遷移性和抗老化性，雖然哌啶環(huán)上也有-nh-,但哌啶環(huán)上的-nh-兩邊有四個甲基，電子云密度更大，比光穩(wěn)定劑119中亞氨基(-nh-)穩(wěn)定；本發(fā)明的光穩(wěn)定劑具備優(yōu)異的耐酸性能；

本發(fā)明的新型光穩(wěn)定劑的制備方法，光穩(wěn)定劑119、4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶和堿作為原料，通過加熱升溫即可制得，工藝簡單，反應(yīng)條件溫和可控，可廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

在反應(yīng)器中加入600g的甲苯溶劑，開啟攪拌，加入45.7g(0.21mol)的4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶，再加入228.5g(0.1mol)的光穩(wěn)定劑119和氫氧化鈉8.8g(0.22mol)升溫到120℃反應(yīng)15小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，降溫至70℃，加入200g水洗，分水后加入活性炭進(jìn)行脫色，降至室溫過濾，濾液冷卻結(jié)晶得到光穩(wěn)定劑116固體，產(chǎn)品收率達(dá)到94.5％。

實(shí)施例2：

在反應(yīng)器中加入1100g的二甲苯溶劑，開啟攪拌，加入96.0g(0.44mol)的4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶，再加入457.0g(0.2mol)的光穩(wěn)定劑119和氫氧化鉀20.6g(0.51mol)升溫到150℃反應(yīng)13小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，降溫至70℃，加入400g水洗，分水后加入活性炭進(jìn)行脫色，降至室溫過濾，濾液冷卻結(jié)晶得到光穩(wěn)定劑116固體，產(chǎn)品收率達(dá)到94.9％。

實(shí)施例3：

在反應(yīng)器中加入1750g的二甲苯溶劑，開啟攪拌，加入140.5g(0.65mol)的4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶，再加入685.5g(0.3mol)的光穩(wěn)定劑119和氫氧化鈉27.4g(0.68mol)升溫到160℃反應(yīng)16小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，降溫至70℃，加入600g水洗，分水后加入活性炭進(jìn)行脫色，降至室溫過濾，濾液冷卻結(jié)晶得到光穩(wěn)定劑116固體，產(chǎn)品收率達(dá)到94.2％。

實(shí)施例4：

在反應(yīng)器中加入3300g的n,n-二甲基甲酰胺，開啟攪拌，加入251.4g(1.15mol)的4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶，再加入1142.7g(0.5mol)的光穩(wěn)定劑119和碳酸鈉48.0g(1.20mol)升溫到170℃反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，降溫至70℃，加入1000g水洗，分水后加入活性炭進(jìn)行脫色，降至室溫過濾，濾液冷卻結(jié)晶得到光穩(wěn)定劑116固體，產(chǎn)品收率達(dá)到95.1％。

實(shí)施例5：

在反應(yīng)器中加入5000g的二甲苯溶劑，開啟攪拌，加入484.5g(2.12mol)的4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶，再加入2285.5g(1.0mol)的光穩(wěn)定劑119和碳酸鉀114.4g(2.86mol)升溫到155℃反應(yīng)16小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，降溫至70℃，加入2000g水洗，分水后加入活性炭進(jìn)行脫色，降至室溫過濾，濾液冷卻結(jié)晶得到光穩(wěn)定劑116固體，產(chǎn)品收率達(dá)到94.8％。

實(shí)施例6：

在反應(yīng)器中加入16000g的二甲苯溶劑，開啟攪拌，加入1097.0g(2.12mol)的4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶，再加入4571.0g(2.0mol)的光穩(wěn)定劑119和氫氧化鈉274.2g(6.85mol)升溫到160℃反應(yīng)18小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，降溫至70℃，加入6000g水洗，分水后加入活性炭進(jìn)行脫色，降至室溫過濾，濾液冷卻結(jié)晶得到光穩(wěn)定劑116固體，產(chǎn)品收率達(dá)到94.7％。

實(shí)施例7：

耐酸防老化評價(jià)實(shí)驗(yàn)：

同樣的方法，用嗎啉代替4-(3-氯丙基)-2，2，6，6-四甲基哌啶與光穩(wěn)定劑119發(fā)生反應(yīng)，所得產(chǎn)物暫命名為119的嗎啉取代物，分別將本發(fā)明的光穩(wěn)定劑(以下命名為光穩(wěn)定劑116)、119的嗎啉取代物、光穩(wěn)定劑119按相同比例加入塑料薄膜中，經(jīng)過1200小時(shí)的人工加速老化實(shí)驗(yàn)，測試其相關(guān)物理性能，并對比測試了相同條件下，酸洗后的相關(guān)物理性能，相關(guān)性能測試保留率結(jié)果如下：

表一拉伸強(qiáng)度保留率

表二斷裂伸長率保留率

上述數(shù)據(jù)可以看出，幾種光穩(wěn)定劑按一定量加入塑料薄膜中，經(jīng)過1200小時(shí)的人工加速老化實(shí)驗(yàn)后，塑料薄膜的物理性能都有不同程度的降低；實(shí)驗(yàn)測試塑料薄膜的兩個主要物理性能參數(shù)，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率也表現(xiàn)出不同程度的變化。

所測試的塑料薄膜的厚度平均在0.08mm——0.10mm之間，屬于常用塑料薄膜的厚度范圍之內(nèi)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備為：耐氣候紫外光試驗(yàn)箱(q-lab)。實(shí)驗(yàn)條件如下：燈光類型是uv-a，輻照度為0.89w/m2，光照是60℃運(yùn)行8小時(shí)，冷凝是50℃運(yùn)行4小時(shí)，進(jìn)行循環(huán)交替。經(jīng)過測量老化前后的數(shù)據(jù)對比，其保留率如上表。

先看為經(jīng)過酸洗處理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在800小時(shí)時(shí)，光穩(wěn)定劑116的拉伸強(qiáng)度的保留率優(yōu)于光穩(wěn)定劑119和119的嗎啉取代物，光穩(wěn)定劑116的斷裂伸長率的保留率優(yōu)于光穩(wěn)定劑119優(yōu)于119的嗎啉取代物；兩種性能參數(shù)都體現(xiàn)出光穩(wěn)定劑116用于塑料薄膜的性能優(yōu)越性；斷裂伸長率的數(shù)據(jù)有些超過了100％，這是因?yàn)樗芰媳∧さ臄?shù)據(jù)主要是聚乙烯樹脂，聚乙烯在經(jīng)過紫外光的照射后，與紫外光發(fā)生光化學(xué)作用，形成大量自由基，進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，改變了聚乙烯原有的結(jié)構(gòu)，形成局部支鏈結(jié)構(gòu)或局部的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其物理性能有所上升，這也恰恰說明聚乙烯樹脂正在老化進(jìn)程中，如果繼續(xù)加長老化時(shí)間，紫外光會繼續(xù)破壞聚乙烯樹脂的這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其性能會大幅度下降；在1200小時(shí)的人工紫外加速老化實(shí)驗(yàn)后，上述數(shù)據(jù)全部低于100％，這也證明上述觀點(diǎn)的正確性，兩個物理性能參數(shù)上看，依然是光穩(wěn)定劑116的性能最好。

在比較經(jīng)過酸處理的塑料薄膜的性能，酸性水溶液為0.01mol/l的酸度，進(jìn)行48小時(shí)的浸泡。因?yàn)樯鲜龅膸追N光穩(wěn)定劑都是屬于弱堿性，用酸溶液浸泡是模仿噴灑農(nóng)藥的效果，酸性溶液會影響受阻胺光穩(wěn)定劑的抗老化效果。經(jīng)過酸處理，在后期的老化過程中，對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，相比于119的嗎啉取代物和光穩(wěn)定劑119，光穩(wěn)定劑116的抗老化性能更加優(yōu)越。

需要說明的是上述實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并沒有用來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，在上述基礎(chǔ)上做出的等同替換或者替代均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。