I polimeri sono inevitabilmente esposti alla luce solare o a una forte fluorescenza durante la lavorazione e l'uso, con conseguente declino delle loro proprietà fisiche, ingiallimento, scolorimento, infragilimento e diminuzione della trasparenza, che non solo influiscono sull'esperienza d'uso, ma possono anche causare gravi conseguenze. Pertanto, la prevenzione dell'invecchiamento alla luce dei polimeri è diventata un'importante direzione di ricerca per i materiali polimerici. Attualmente, l'aggiunta diretta di vari stabilizzatori della luce ai polimeri è il metodo più efficace per migliorare la stabilità alla luce dei materiali. I comuni stabilizzatori della luce possono essere suddivisi in agenti schermanti, assorbitori di raggi ultravioletti, quenchers e stabilizzatori della luce a base di ammine inibite, in base al loro meccanismo d'azione. Tra questi, gli stabilizzatori alla luce a base di ammine inibite presentano i vantaggi di un'elevata efficienza, di una quantità di aggiunta ridotta e di un minore impatto sui prodotti. Per questo motivo hanno conquistato il favore del pubblico. Gli stabilizzatori alla luce a base di ammine inibite agiscono principalmente in quattro modi: decomponendo l'idroperossido, spegnendo l'ossigeno eccitato, catturando i radicali liberi e rigenerandosi, in modo da migliorare efficacemente la stabilità alla luce dei polimeri.

Un tipo molto rappresentativo di stabilizzatori alla luce a base di ammine ostacolate è un composto amminico organico con ostacolo sterico basato sul 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinil, 1972, la Svizzera Ciba-Geigy (Ciba-Geigy) e la società giapponese Sankyo hanno sviluppato e ricercato congiuntamente, ottenendo due varietà rappresentative di stabilizzatore alla luce 744 e stabilizzatore alla luce 770 attraverso lo screening di 1.200 composti amminici organici. Lo stabilizzatore di luce 770 ha una buona compatibilità con la resina, non è colorante, ha una bassa tossicità e ha un buon effetto di stabilizzazione della luce. Come efficiente stabilizzatore della luce, è ampiamente utilizzato in PP, PE, PVC, PS, resina ABS e altri materiali. Attualmente, esistono molti rapporti sull'applicazione dello stabilizzatore di luce 770, ma la ricerca sul suo processo di sintesi, in particolare l'influenza del processo sulla struttura e sui componenti del prodotto, è minore. In questo articolo si parlerà della sintesi di stabilizzatore di luce 770che riguardano principalmente l'influenza di diversi metodi, solventi, tipi di catalizzatori, processi di post-trattamento, ecc. sul tasso di conversione e sulle prestazioni del prodotto.

La via sintetica generalmente utilizzata consiste nell'utilizzare l'acido sebacico e il tetrametilpiperidolo per reagire direttamente alla disidratazione e all'esterificazione per ottenere lo stabilizzatore della luce 770, come mostrato in figura. A seconda dell'aggiunta o meno di un solvente, il metodo può essere suddiviso in metodo bulk e metodo solvente.

1. Nel metodo bulk, una certa percentuale di acido sebacico, tetrametilpiperidinolo e catalizzatore vengono aggiunti al recipiente di reazione e riscaldati; le materie prime stesse si sciolgono come solvente per la reazione. Dopo la reazione, il prodotto viene lavato con acqua o solvente e ricristallizzato per ottenere lo stabilizzatore alla luce 770.

La scelta del catalizzatore ha un'influenza cruciale sulla reazione. Un catalizzatore adatto può aumentare l'attività del centro di reazione e accelerare la velocità di reazione. Studi generali hanno dimostrato che l'acido p-toluensolfonico e gli esteri ftalati hanno un'elevata efficienza catalitica per l'esterificazione, ma quando vengono utilizzati nella sintesi dello stabilizzatore leggero 770, le rese di entrambi sono inferiori a 70%, principalmente a causa del sistema La materia prima tetrametilpiperidinolo è facile da sublimare, il che influisce sul tasso di conversione delle materie prime. Inoltre, la temperatura di reazione non deve essere troppo alta, il che rende difficile rimuovere l'acqua generata, che reagisce con il catalizzatore degli esteri ftalati rendendolo inefficace. Pertanto, i ricercatori hanno esplorato il metodo dei solventi per migliorare la situazione.

2. Il metodo a solvente consiste nell'aggiungere un solvente organico sulla base della reazione di cui sopra. Dopo la reazione, il solvente viene evaporato e il prodotto viene lavorato. Rispetto al metodo bulk, il metodo con solvente non necessita di raggiungere la temperatura di fusione dei reagenti, riduce la temperatura di reazione del sistema e riduce il fenomeno della sublimazione. Allo stesso tempo, l'acqua presente nel sistema può essere eliminata durante il processo di riflusso del solvente e parte delle materie prime sublimate può essere riportata indietro.

Dopo aver esplorato diversi solventi, si è scoperto che l'etere di petrolio e l'n-eptano al di sotto dei 100 °C hanno una bassa efficienza. Il toluene e lo xilene, pur avendo punti di ebollizione elevati, possono raggiungere tassi di conversione elevati, ma sono comunque insoddisfacenti. Anche il post-trattamento del solvente è più difficile.

I ricercatori hanno continuato a esplorare la via della reazione di transesterificazione mostrata nella figura seguente. La reazione tra dimetil sebacato e tetrametilpiperidinolo può essere effettuata a una temperatura inferiore. L'uso di n-eptano come solvente è vantaggioso per eliminare il metanolo di reazione. Diversi catalizzatori hanno un'elevata efficienza catalitica, tra cui i catalizzatori di sodio hanno raggiunto un tasso di conversione del 99,8%. Dopo aver esplorato ulteriormente l'influenza del rapporto tra le materie prime sulla reazione, si è scoperto che quando il rapporto molare tra tetrametilpiperidinolo e acido sebacico era di 2,0:1, il tasso di conversione era il più alto, e continuare ad aumentare il rapporto non favoriva la successiva rimozione delle materie prime in eccesso.

Infine, è stato preparato uno stabilizzatore di luce 770 (770 ZZ) basato sull'esplorazione di cui sopra e confrontato con il prodotto commerciale (770 DF). La figura seguente mostra lo spettro infrarosso dei due prodotti. Si può notare che i picchi di assorbimento caratteristici di 770 DF e 770 ZZ sono sostanzialmente gli stessi e non ci sono altri picchi di impurità, a indicare che la struttura dello stabilizzatore alla luce autoprodotto 770 è coerente con il prodotto commerciale e ha una buona purezza.

La figura seguente rappresenta la curva termogravimetrica. Lo stabilizzatore leggero 770, che non è stato lavato con acqua, presenta una scarsa stabilità termica. È possibile che vi siano residui di catalizzatore, che fanno sì che il prodotto subisca la reazione inversa della reazione di esterificazione ad alta temperatura. La stabilità termica del prodotto trasformato non è molto diversa da quella dei prodotti commerciali e può soddisfare i requisiti di trasformazione della maggior parte dei prodotti.

Infine, i ricercatori hanno testato le prestazioni anti-ultraviolette dello stabilizzatore di luce 770 autoprodotto. Dopo 672 ore di irradiazione UV su ABS, il colore del campione con 0,3 parti di 770 DF era leggermente più scuro di quello del campione con 0,3 parti di 770 ZZ. Lo stabilizzatore alla luce 770 ha una resistenza ai raggi UV leggermente migliore. Ciò può far sì che i prodotti autoprodotti contengano una piccola quantità di monoesteri che non possono essere completamente rimossi, a vantaggio della dispersione di 770. In sintesi, lo stabilizzatore alla luce 770 autoprodotto dal ricercatore presenta poche differenze in termini di prestazioni rispetto ai prodotti commerciali. I fattori che influenzano il processo di produzione sono stati esplorati con successo e si è ottenuto un percorso con una resa maggiore.

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