Les polymères sont inévitablement exposés à la lumière du soleil ou à une forte fluorescence au cours de leur traitement et de leur utilisation, ce qui entraîne une diminution de leurs propriétés physiques, un jaunissement, une décoloration, une fragilisation et une diminution de la transparence, qui non seulement affectent l'expérience d'utilisation, mais peuvent également avoir de graves conséquences. Par conséquent, la prévention du vieillissement à la lumière des polymères est devenue un axe de recherche important dans le domaine des matériaux polymères. À l'heure actuelle, l'ajout direct de divers stabilisateurs de lumière aux polymères est la méthode la plus efficace pour améliorer la stabilité à la lumière des matériaux. Les stabilisateurs de lumière courants peuvent être divisés en agents de protection contre la lumière, en absorbeurs d'ultraviolets, en atténuateurs et en stabilisateurs de lumière à base d'amines encombrées, en fonction de leur mécanisme d'action. Parmi eux, les stabilisateurs de lumière à base d'amine encombrée présentent les avantages d'une grande efficacité, d'une faible quantité ajoutée et d'un impact moindre sur les produits. C'est pourquoi ils ont gagné la faveur du public. Les stabilisateurs de lumière à base d'amines encombrées agissent principalement de quatre manières : en décomposant l'hydroperoxyde, en étouffant l'oxygène excité, en capturant les radicaux libres et en se régénérant, ce qui permet d'améliorer efficacement la stabilité à la lumière des polymères.

Un type très représentatif de stabilisateurs de lumière à amine encombrée est un composé d'amine organique à encombrement stérique basé sur le 2,2,6,6-tétraméthyl-4-pipéridinyle. En 1972, la société suisse Ciba-Geigy (Ciba-Geigy) et la société japonaise Sankyo ont conjointement mis au point et mené des recherches, et ont obtenu deux variétés représentatives de stabilisateur de lumière 744 et de stabilisateur de lumière 770 après avoir passé au crible 1 200 composés d'amine organique. Le stabilisateur de lumière 770 présente une bonne compatibilité avec les résines, une absence de coloration, une faible toxicité et un bon effet de stabilisation de la lumière. En tant que stabilisateur de lumière efficace, il est largement utilisé dans les résines PP, PE, PVC, PS, ABS et autres matériaux. À l'heure actuelle, il existe de nombreux rapports sur l'application du stabilisateur de lumière 770, mais les recherches sur son processus de synthèse, en particulier l'influence du processus sur la structure et les composants du produit, sont moins nombreuses. Cet article traite de la synthèse du stabilisateur de lumière 770L'étude de l'impact de l'utilisation d'un catalyseur sur le taux de conversion et la performance du produit a été réalisée à l'aide d'une série de méthodes, de solvants, de types de catalyseurs, de processus de post-traitement, etc.

La voie de synthèse généralement utilisée consiste à utiliser l'acide sébacique et le tétraméthylpipéridol pour réagir directement par déshydratation et estérification afin d'obtenir le stabilisateur de lumière 770, comme le montre la figure. Selon qu'un solvant est ajouté ou non, on peut distinguer la méthode en vrac et la méthode par solvant.

1. Dans la méthode en vrac, une certaine proportion d'acide sébacique, de tétraméthylpipéridinol et de catalyseur sont ajoutés au récipient de réaction et chauffés, et les matières premières elles-mêmes fondent en tant que solvant pour la réaction. Après la réaction, le produit est lavé à l'eau ou au solvant et recristallisé pour obtenir le stabilisateur de lumière 770.

Le choix du catalyseur a une influence cruciale sur la réaction. Un catalyseur approprié peut augmenter l'activité du centre de réaction et accélérer la vitesse de réaction. Des études générales ont montré que l'acide p-toluènesulfonique et les esters de phtalate ont une efficacité catalytique élevée pour l'estérification, mais lorsqu'ils sont utilisés dans la synthèse du stabilisateur de lumière 770, les rendements des deux sont inférieurs à 70%, principalement en raison du système Le tétraméthylpipéridinol, matière première, est facile à sublimer, ce qui affecte le taux de conversion des matières premières. En outre, la température de réaction ne doit pas être trop élevée, ce qui rend difficile l'élimination de l'eau générée, qui réagira avec le catalyseur de l'ester de phtalate et le rendra inefficace. C'est pourquoi les chercheurs ont exploré la méthode du solvant pour améliorer le procédé.

2. La méthode du solvant consiste à ajouter un solvant organique sur la base de la réaction ci-dessus. Après la réaction, le solvant est évaporé et le produit est traité. Par rapport à la méthode de la masse, la méthode du solvant ne nécessite pas d'atteindre la température de fusion des réactifs, réduit la température de réaction du système et réduit le phénomène de sublimation. Parallèlement, l'eau contenue dans le système peut être éliminée au cours du processus de reflux du solvant et une partie des matières premières sublimées peut être ramenée.

Après avoir exploré différents solvants, on constate que l'éther de pétrole et le n-heptane à une température inférieure à 100 °C ont une faible efficacité. Bien que les points d'ébullition élevés du toluène et du xylène permettent d'atteindre des taux de conversion élevés, ils restent insatisfaisants et ont des points d'ébullition élevés. Le post-traitement des solvants est également plus difficile.

Les chercheurs ont continué à explorer la voie de la réaction de transestérification illustrée dans la figure ci-dessous. La réaction entre le sébacate de diméthyle et le tétraméthylpipéridinol peut être effectuée à une température plus basse. L'utilisation du n-heptane comme solvant est bénéfique pour éliminer la réaction avec le méthanol. Différents catalyseurs ont une efficacité catalytique élevée, parmi lesquels les catalyseurs au sodium ont atteint un taux de conversion de 99,8%. Après avoir exploré plus avant l'influence du rapport des matières premières sur la réaction, il a été constaté que lorsque le rapport molaire entre le tétraméthylpipéridinol et l'acide sébacique était de 2,0:1, le taux de conversion était le plus élevé, et continuer à augmenter le rapport n'était pas propice à l'élimination ultérieure des matières premières excédentaires.

Enfin, un stabilisateur de lumière 770 (770 ZZ) a été préparé sur la base de l'exploration ci-dessus et comparé au produit commercial (770 DF). La figure suivante représente le spectre infrarouge des deux produits. On peut constater que les pics d'absorption caractéristiques du 770 DF et du 770 ZZ sont fondamentalement les mêmes et qu'il n'y a pas d'autres pics d'impureté, ce qui indique que la structure du stabilisateur de lumière 770 fabriqué par l'entreprise elle-même est compatible avec le produit commercial et qu'il a une bonne pureté.

La figure ci-dessous représente la courbe thermogravimétrique. Le stabilisateur de lumière 770, qui n'a pas été lavé à l'eau, présente une mauvaise stabilité thermique. Il se peut qu'il y ait des résidus de catalyseur, ce qui fait que le produit subit la réaction inverse de la réaction d'estérification à haute température. La stabilité thermique du produit transformé n'est pas très différente de celle des produits commerciaux, ce qui permet de répondre aux exigences de transformation de la plupart des produits.

Enfin, les chercheurs ont testé la performance anti-ultraviolets du stabilisateur de lumière 770 qu'ils ont fabriqué eux-mêmes. Après 672 heures d'irradiation UV sur l'ABS, la couleur de l'échantillon contenant 0,3 partie de 770 DF était légèrement plus foncée que celle de l'échantillon contenant 0,3 partie de 770 ZZ. Le stabilisateur de lumière 770 présente une résistance aux UV légèrement supérieure. Il se peut donc que les produits fabriqués par le chercheur contiennent une petite quantité de monoesters qui ne peuvent pas être complètement éliminés, ce qui est bénéfique pour la dispersion du 770. En résumé, les performances du stabilisateur de lumière 770 fabriqué par le chercheur diffèrent peu de celles des produits commerciaux. Les facteurs d'influence du processus de fabrication ont été explorés avec succès et une voie avec un rendement plus élevé a été obtenue.

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