受阻胺光稳定剂的发展趋势

2020.06.24

受阻胺类光稳定剂是一种新型高效的光稳定剂,被广泛应用于高分子材料中,正向高分子质量化、多功能化、低碱化、反应性方向发展。

一、高分子质量化

随着高分子材料应用范围的不断拓展,低分子量的受阻胺类光稳定剂因为易迁移、易挥发、不耐抽提等缺点,已经难以满足人们的需要。LS622作为第一款聚合性受阻胺类光稳定剂率先进入市场,此后,LS944以及单体型受阻胺LS119也进入市场。我司为顺应发展趋势,为客户提供性能更为优异的产品,在欧稳德研发中心还推出可量产的高分子受阻胺稳定剂Omnistab LS3346以及Omnistab LS5050H。

但是,如果相对分子质量过高,将影响HALS在高分子材料中迁移扩散速度,不利于产品分子由材料内部向表面进行有效补充,另外,高分子材料在合成时很难控制其分子量分布。为此,我司对合成工艺进行研究,从根本上解决了高分子光稳定剂分子量分布宽的问题,有效控制光稳定剂的分子质量。代表性产品是Omnistab LS2020。

二、低碱性化

基于受阻哌啶结构,传统受阻胺类光稳定剂的碱性较高,会与高分子材料中某些酸性组分发生反应,降低了光稳定性能,限制了其应用范围。为了拓宽HALS的应用范围,必须对其进行低碱性化。目前主要途径是将哌啶环上的取代基团变为取代烷基和取代烷氧基:N-烷基化(N-R)的HALS进入光稳定链循环时,由于烷基的存在,导致酸性团受空间位阻作用而不易与活性氮接触,即降低了碱性。而N-烷氧基化(NOR)的HALS不仅由于烷氧基的引入使活性氮电子云密度降低,从而降低了氮的反应活性,同时由于它们的结构能直接进入受阻胺发挥稳定作用的链循环,可避免传统受阻胺生成氮氧自由基的过程被化学物质延缓或阻止,破坏发挥光稳定活性的链循环的问题出现,我司N-R和NOR类低碱性HALS已有许多品种问世,如Omnistab LS123、Omnistab LS119、Omnistab 3529以及Omnistab LS5050H。

三、多功能化

向受阻胺类光稳定剂分子中引入其他基团,通过分子内自协调效应提高光稳定性能的同时,赋予受阻胺类光稳定剂其他功能是目前研究的一个重要趋势。有研究单位设计合成了一系列含受阻酚的多功能光稳定剂,这些受阻酚类光稳定剂具有良好的耐抽提性、抗热氧老化能力,与高分子材料的相容性较高。除了向受阻胺类光稳定剂分子中引入受阻酚使其具有抗热氧老化能力外,还可以向分子结构中引入二苯甲酮或者三嗪结构,使其具有吸收紫外线的功能。此外,将受阻胺与亚磷酸酯有机地结合在一起或者将受阻胺与苯并三唑键合在一起制备的受阻胺类光稳定剂,都显示了良好的光稳定效果,同时具有功能多样性的特点。

四、反应型化

反应型受阻胺类光稳定剂是指在受阻胺分子结构内引入反应性基团,使其在聚合物制备加工过程中键合到聚合物骨架上,形成具有永久性光稳定效果的高分子材料,这样可以克服受阻胺类光稳定剂由于物理迁移或挥发造成的损失。在光稳定剂中引入含有反应性草酰肼基团,可以通过与氨基、异氰酸酯和环氧基等基团反应键合到各种聚合物的主链上。此外,在相转移催化剂存在下以哌啶醇、丙烯醇、二苯甲酮和苯并三唑类化合物为原料合成反应型受阻胺类光稳定剂,其中哌啶醇作为受阻胺类光稳定剂的功能基能够阻止材料表面的光氧化,二苯甲酮或苯并三唑为紫外线吸收剂可防止材料深层的光降解,丙烯基提供了稳定剂与材料键合的能力,使其成为高分子材料的一部分。

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