Polymeren worden tijdens verwerking en gebruik onvermijdelijk blootgesteld aan zonlicht of sterke fluorescentie, wat resulteert in een afname van hun fysische eigenschappen, vergeling, verkleuring, verbrossing en verminderde transparantie, wat niet alleen van invloed is op de gebruikservaring, maar ook ernstige gevolgen kan hebben. Daarom is het voorkomen van lichte veroudering van polymeren een belangrijke onderzoeksrichting geworden voor polymeermaterialen. Op dit moment is het direct toevoegen van verschillende lichtstabilisatoren aan polymeren de meest effectieve methode om de lichtstabiliteit van materialen te verbeteren. Gangbare lichtstabilisatoren kunnen op basis van hun werkingsmechanisme worden onderverdeeld in lichtafschermende middelen, ultravioletabsorbeerders, quenchers en gehinderde amine lichtstabilisatoren. Onder hen hebben gehinderde amine lichtstabilisatoren de voordelen van hoge efficiëntie, kleine toevoeging en minder impact op producten. Daarom heeft het de voorkeur van mensen gewonnen. Lichtstabilisatoren met gehinderde aminen werken voornamelijk op vier manieren: hydroperoxide afbreken, opgewonden zuurstof doven, vrije radicalen vangen en zichzelf regenereren, wat de lichtstabiliteit van polymeren effectief kan verbeteren.

Een zeer representatief type van gehinderde amine lichtstabilisatoren is een organische amineverbinding met sterische hinder op basis van 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl, 1972, Zwitserland Ciba-Geigy (Ciba-Geigy) en het Japanse Sankyo bedrijf gezamenlijk ontwikkeld en onderzocht, en verkreeg twee representatieve variëteiten van lichtstabilisator 744 en lichtstabilisator 770 door het screenen van 1.200 organische amineverbindingen. Lichtstabilisator 770 heeft een goede compatibiliteit met hars, geen kleurstoffen, lage toxiciteit en een goed lichtstabiliserend effect. Als efficiënte lichtstabilisator wordt het op grote schaal gebruikt in PP, PE, PVC, PS, ABS-hars en andere materialen. Op dit moment zijn er veel rapporten over de toepassing van licht stabilisator 770, maar het onderzoek naar de synthese proces, met name de invloed van het proces op de structuur van het product en componenten is minder. Dit artikel bespreekt de synthese van lichtstabilisator 770waarbij het vooral gaat om de invloed van verschillende methoden, oplosmiddelen, katalysatortypen, nabehandelingsprocessen, enz. op de omzettingssnelheid en productprestaties.

De algemeen gebruikte synthetische route is om sebacic zuur en tetramethylpiperidol te gebruiken om direct te reageren dehydratie en verestering om de lichte stabilisator 770 te verkrijgen, zoals weergegeven in de figuur. Afhankelijk van of er een oplosmiddel wordt toegevoegd, kan het worden onderverdeeld in bulkmethode en oplosmiddelmethode.

1. Bij de bulkmethode worden een bepaalde hoeveelheid sebacinezuur, tetramethylpiperidinol en katalysator toegevoegd aan het reactievat en verhit, en de grondstoffen zelf smelten als oplosmiddel voor de reactie. Na de reactie wordt het product gewassen met water of oplosmiddel en geherkristalliseerd om de lichte stabilisator 770 te verkrijgen.

De keuze van de katalysator heeft een cruciale invloed op de reactie. Een geschikte katalysator kan de activiteit van het reactiecentrum verhogen en de reactiesnelheid versnellen. Algemene studies hebben aangetoond dat p-toluensulfonzuur en ftalaatesters een hoge katalytische efficiëntie hebben voor verestering, maar bij gebruik in de synthese van lichte stabilisator 770 zijn de opbrengsten van beide minder dan 70%, voornamelijk vanwege het systeem De grondstof tetramethylpiperidinol is gemakkelijk te sublimeren, wat de omzettingssnelheid van grondstoffen beïnvloedt. Bovendien mag de reactietemperatuur niet te hoog zijn, waardoor het moeilijk is om het gegenereerde water te verwijderen, dat zal reageren met de ftalaatester-katalysator, waardoor deze ineffectief wordt. Daarom onderzochten de onderzoekers de oplosmethode om dit te verbeteren.

2. Solventmethode is het toevoegen van organisch oplosmiddel op basis van de bovenstaande reactie. Na de reactie wordt het oplosmiddel verdampt en het product verwerkt. Vergeleken met de bulkmethode hoeft de oplosmiddelmethode de smelttemperatuur van de reactanten niet te bereiken, verlaagt de reactietemperatuur van het systeem en vermindert het sublimatiefenomeen. Tegelijkertijd kan het water in het systeem worden verwijderd tijdens het terugvloeien van het oplosmiddel en kan een deel van de gesublimeerde grondstoffen worden teruggebracht.

Na het onderzoeken van verschillende oplosmiddelen blijkt dat petroleumether en n-heptaan onder 100 °C een laag rendement hebben. Hoewel tolueen en xyleen met een hoog kookpunt hoge omzettingspercentages kunnen bereiken, zijn ze nog steeds onbevredigend en hebben ze hoge kookpunten. Nabehandeling van oplosmiddelen is ook moeilijker.

De onderzoekers onderzochten verder de route van de omesteringsreactie die in de onderstaande figuur wordt getoond. De reactie van dimethylsebacaat en tetramethylpiperidinol kan bij een lagere temperatuur worden uitgevoerd. Het gebruik van n-heptaan als oplosmiddel is gunstig om de reactie Methanol te elimineren. Verschillende katalysatoren hebben een hoog katalytisch rendement, waaronder natriumkatalysatoren een conversiesnelheid van 99,8% hebben bereikt. Na het verder onderzoeken van de invloed van de verhouding van grondstoffen op de reactie, bleek dat wanneer de molaire verhouding van tetramethylpiperidinol tot sebacinezuur 2,0:1 was, de omzettingssnelheid het hoogst was, en het verder verhogen van de verhouding was niet bevorderlijk voor de latere verwijdering van overtollige grondstoffen.

Tot slot werd een zelfgemaakte lichtstabilisator 770 (770 ZZ) bereid op basis van het bovenstaande onderzoek en vergeleken met het commerciële product (770 DF). De volgende afbeelding toont het infraroodspectrum van de twee. Het is te zien dat de karakteristieke absorptiepieken van 770 DF en 770 ZZ in principe hetzelfde zijn en dat er geen andere onzuiverheidspieken zijn, wat aangeeft dat de structuur van de zelfgemaakte lichtstabilisator 770 consistent is met het commerciële product en een goede zuiverheid heeft.

De figuur hieronder is de thermogravimetrische curve. De lichte stabilisator 770, die niet met water is gewassen, heeft een slechte thermische stabiliteit. Het kan zijn dat er katalysatorresten zijn, waardoor het product bij hoge temperatuur de omgekeerde reactie van de veresteringsreactie ondergaat. De thermische stabiliteit van het verwerkte product verschilt niet veel van die van commerciële producten, waardoor het aan de verwerkingseisen van de meeste producten kan voldoen.

Tot slot testten de onderzoekers de anti-ultraviolette prestaties van de zelfgemaakte lichtstabilisator 770. Na 672 uur UV-straling op ABS was de kleur van het staal met 0,3 delen van 770 DF iets donkerder dan de kleur van het staal met 0,3 delen van 770 ZZ. Lichtstabilisator 770 heeft een iets betere UV-bestendigheid. Dit kan ervoor zorgen dat de zelfgemaakte producten een kleine hoeveelheid mono-esters bevatten die niet volledig verwijderd kunnen worden, wat gunstig is voor de dispersie van 770. Samenvattend heeft de zelfgemaakte lichtstabilisator 770 van de onderzoeker weinig verschil in prestaties met commerciële producten. De beïnvloedende factoren van het productieproces zijn met succes onderzocht en er is een route met een hoger rendement verkregen.

Neem nu contact met ons op!

We accepteren diensten op maat, we nemen meestal binnen 24 uur contact met je op. Je kunt me ook een e-mail sturen info@longchangchemical.com tijdens kantooruren (8:30 tot 18:00 UTC+8 ma. ~ za.) of gebruik de live chat op de website voor een snel antwoord.

Dit artikel is geschreven door Longchang Chemical R&D Department. Als u het wilt kopiëren en herdrukken, geef dan de bron aan