Os polímeros são inevitavelmente expostos à luz solar ou à forte fluorescência durante o processamento e o uso, resultando em um declínio em suas propriedades físicas, amarelamento, descoloração, fragilização e diminuição da transparência, o que não só afetará a experiência de uso, mas também poderá causar sérias consequências. Portanto, como evitar o envelhecimento por luz do polímero tornou-se uma importante direção de pesquisa de materiais poliméricos. Atualmente, a adição direta de vários estabilizadores de luz aos polímeros é o método mais eficaz para melhorar a estabilidade à luz dos materiais. Os estabilizadores de luz comuns podem ser divididos em agentes de proteção contra a luz, absorvedores de ultravioleta, supressores e estabilizadores de luz de amina impedida de acordo com seu mecanismo de ação. Entre eles, os estabilizadores de luz de amina impedida têm as vantagens de alta eficiência, pequena quantidade de adição e menor impacto sobre os produtos. Por isso, conquistaram a preferência das pessoas. Os estabilizadores de luz de amina impedida agem principalmente de quatro maneiras: decompondo o hidroperóxido, extinguindo o oxigênio excitado, capturando radicais livres e se regenerando, o que pode melhorar efetivamente a estabilidade à luz dos polímeros.

Um tipo muito representativo de estabilizadores de luz de amina impedida é um composto de amina orgânica com impedimento estérico baseado em 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinil. Em 1972, a Ciba-Geigy (Ciba-Geigy) da Suíça e a empresa japonesa Sankyo desenvolveram e pesquisaram em conjunto e obtiveram duas variedades representativas do Estabilizador de Luz 744 e do Estabilizador de Luz 770 por meio da triagem de 1.200 compostos de amina orgânica. O Estabilizador de Luz 770 tem boa compatibilidade com a resina, não causa coloração, tem baixa toxicidade e bom efeito de estabilização de luz. Como um estabilizador de luz eficiente, é amplamente utilizado em PP, PE, PVC, PS, resina ABS e outros materiais. Atualmente, há muitos relatórios sobre a aplicação do estabilizador de luz 770, mas a pesquisa sobre seu processo de síntese, especialmente a influência do processo na estrutura e nos componentes do produto, é menor. Este artigo discutirá a síntese do estabilizador de luz 770envolvendo principalmente a influência de diferentes métodos, solventes, tipos de catalisadores, processos de pós-tratamento, etc. na taxa de conversão e no desempenho do produto.

A rota sintética geralmente utilizada é o uso de ácido sebácico e tetrametilpiperidol para reagir diretamente com a desidratação e a esterificação para obter o estabilizador de luz 770, conforme mostrado na figura. De acordo com a adição ou não de um solvente, ela pode ser dividida em método em massa e método com solvente.

1. No método em massa, uma certa proporção de ácido sebácico, tetrametilpiperidinol e catalisador é adicionada ao recipiente de reação e aquecida, e as próprias matérias-primas derretem como solvente para a reação. Após a reação, o produto é lavado com água ou solvente e recristalizado para obter o estabilizador de luz 770.

A escolha do catalisador tem uma influência crucial sobre a reação. Um catalisador adequado pode aumentar a atividade do centro de reação e acelerar a taxa de reação. Estudos gerais mostraram que o ácido p-toluenossulfônico e os ésteres de ftalato têm alta eficiência catalítica para a esterificação, mas quando usados na síntese do estabilizador de luz 770, os rendimentos de ambos são inferiores a 70%, principalmente por causa do sistema A matéria-prima tetrametilpiperidinol é fácil de sublimar, o que afeta a taxa de conversão das matérias-primas. Além disso, a temperatura da reação não deve ser muito alta, o que dificulta a remoção da água gerada, que reagirá com o catalisador de éster de ftalato, tornando-o ineficaz. Portanto, os pesquisadores exploraram o método do solvente para melhorar.

2. O método do solvente consiste em adicionar um solvente orgânico com base na reação acima. Após a reação, o solvente é evaporado e o produto é processado. Em comparação com o método em massa, o método com solvente não precisa atingir a temperatura de fusão dos reagentes, reduz a temperatura de reação do sistema e reduz o fenômeno de sublimação. Ao mesmo tempo, a água no sistema pode ser retirada durante o processo de refluxo do solvente e parte das matérias-primas sublimadas pode ser trazida de volta.

Depois de explorar diferentes solventes, descobriu-se que o éter de petróleo e o n-heptano abaixo de 100 °C têm baixa eficiência. Embora os altos pontos de ebulição do tolueno e do xileno possam atingir altas taxas de conversão, eles ainda são insatisfatórios e têm altos pontos de ebulição. O pós-tratamento do solvente também é mais difícil.

Os pesquisadores continuaram a explorar a rota da reação de transesterificação mostrada na figura abaixo. A reação de sebacato de dimetila e tetrametilpiperidinol pode ser realizada em uma temperatura mais baixa. O uso do n-heptano como solvente é benéfico para eliminar a reação do metanol. Diferentes catalisadores têm alta eficiência catalítica, entre os quais os catalisadores de sódio alcançaram uma taxa de conversão de 99,8%. Depois de explorar ainda mais a influência da proporção de matérias-primas na reação, verificou-se que, quando a proporção molar de tetrametilpiperidinol para ácido sebácico era de 2,0:1, a taxa de conversão era a mais alta, e continuar a aumentar a proporção não conduzia à remoção posterior do excesso de matérias-primas.

Por fim, um estabilizador de luz 770 de fabricação própria (770 ZZ) foi preparado com base na exploração acima e comparado com o produto comercial (770 DF). A figura a seguir mostra o espectro infravermelho dos dois. Pode-se observar que os picos de absorção característicos do 770 DF e do 770 ZZ são basicamente os mesmos, e não há outros picos de impureza, o que indica que a estrutura do estabilizador de luz 770 de fabricação própria é consistente com o produto comercial e tem boa pureza.

A figura abaixo é a curva termogravimétrica. O estabilizador de luz 770, que não foi lavado com água, tem estabilidade térmica ruim. É possível que haja resíduos de catalisador, o que faz com que o produto sofra a reação reversa da reação de esterificação em alta temperatura. A estabilidade térmica do produto processado não é muito diferente da dos produtos comerciais, o que pode atender aos requisitos de processamento da maioria dos produtos.

Por fim, os pesquisadores testaram o desempenho anti-ultravioleta do estabilizador de luz 770 de fabricação própria. Após 672 horas de irradiação UV em ABS, a cor da amostra com 0,3 partes de 770 DF era ligeiramente mais escura do que a cor da amostra com 0,3 partes de 770 ZZ. O estabilizador de luz 770 tem resistência UV ligeiramente melhor. Isso pode fazer com que os produtos de fabricação própria contenham uma pequena quantidade de monoésteres que não podem ser completamente removidos, o que é benéfico para a dispersão do 770. Em resumo, o estabilizador de luz 770 fabricado pelo próprio pesquisador tem pouca diferença de desempenho em relação aos produtos comerciais. Os fatores de influência do processo de fabricação foram explorados com sucesso e foi obtida uma rota com maior rendimento.

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