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二苯甲酮类紫外线吸收剂的发展趋势

前述的数种制备高相对分子质量稳定剂的方 法都 是 在 原 来 是 二 苯 甲 酮 类 UVA 的 基 础 上 进 行 改性以提高其性能, 近年来又有用其他方法合成 新型高相对分子质量二苯甲酮类 UVA 的报道。
易兵[11]等开发的紫外线吸收剂 UV- 1009 就是 一个新型稳定剂, 它是使氰脲酸与环氧氯丙烷反 应制成相应的三环氧基化合物, 再使之与十八酸 和 2, 4- 二羟基二苯甲酮反应制成 UV- 1009, 其反 应可用下式表示:
关键词 二苯甲酮 紫外线吸收剂 光稳定剂
The Situation and Developing Tr end of Benzophenone Der ivatives Ultr aviolent Absor ber
Ning Pei- sen Wang Ke- chang Ding Zhu- ming
分 解 温 度 /℃ 256.6 265.1 299.3 339.2
分 解 区 间 /℃ 159.6 ̄283.0 162.9 ̄290.0 208.2 ̄328.6 229.2 ̄379.4
以上结果表明, UV- 1009 的保光性良好, 但此 化合物合成路线长, 工业化尚须时日。
2 引入反应性基团[13]
西北大学[12]进行了普通二苯甲酮紫外线吸收剂
与 UV- 1009 的热分解性能试验, 有关数据列于表 5。
表 5 不同二苯甲酮类 UVA 剂的热稳定性 Tab.5 The heat stabilities of different benzophenones UVAs
光稳定剂名称 UV- 0
UV- 327 UV- 531 UV- 1009
时 间 /a
UV- B
I/%
ΔE
UV- 531
I/%
ΔE

78

80.5

0.5

3.7

3.3

72.5
5.8
73.5
5.8
从表 3 中可以看出, 曝晒 1 年后添加 UV- B 的 样 品 的 透 光 率 为 72.5%, 色 差 为 5.8, 添 加 UV- 531 的相应值为 73.5%和 5.8, 说明 UV- B 与 UV- 531 的防老化效果基本相同。
Keywor ds: benzophenone; light stabilizer; ultraviolent absorber
纵观国内外二苯甲酮类紫外线吸收剂( UVA) 开发和研究现状, 除进行 UV- 9, UV- 531 等主要品 种的合成研究[1]外, 该类产品出现一些新的趋势和 特点, 即: 高相对分子质量化( 包括单体型和聚合 型) 、聚合物键合化( 包 括 反 应 性 光 稳 定 剂 的 共 聚 和接枝) 和多功能化等。
常 用 的 二 苯 酮 类 紫 外 线 吸 收 剂 UV- 0、UV- 9 相对分子质量都较小, 存在与高分子材料相容性 不好或在高分子材料加工过程中易挥发, 在制品 中有迁移、喷霜、结晶等缺点, 从 而 使 材 料 性 能 达
不到预期效果, 限制了其应用范围。 日本 Adeka Argus 公司[4]用甲醛作为连结剂,
表 2 含不同二苯甲酮类 UVA 的 PVC 膜浸渍试验前后的
紫外线吸收率
Tab.2 The absorbtion efficiencies of PVC films with
different benzophenone UVA before
and after the soaking tests
项目 浸 渍 前 /% 浸 渍 后 /% 吸收保留率%
1 高相对分子质量化
塑料加工一般在较高温度( 200 ̄300 ℃) 下 进 行, 这时塑料添加剂会不同程度地挥发, 一方面污 染环境, 影响操作工人的健康, 另一方面还提高了 成本。增加塑料助剂的相对分子质量是解决该问 题的重要途径, 这也是助剂工业一直研究的课题。 1.1 小分子连结低相对分子质量二苯甲酮法
紫外线吸收剂 UV- B 是由 UV- 0 与苄氯反应 制成, 提高了相对分子质量, 改进了性能, 其工艺 简单、成本低( 约为 UV- 531 的 3/5) , 无污染。20 世 纪 70 年代先后在日本和美国投入生产。日本住友 ( Sumitomo) 化学公司的商品名为 Sumisorb 120, 共 同药品( Kyodo- yokukin) 公司商品名为 Viosorb120, 湘南化学( Syonan) 公司的商品名为 Asl 26。
( Tianjin Synthetic Material Research Institute, Tianjin, 300220)
Abstr act: The present conditions for research and development of benzophenone absorbe(UVA) were re- viewed, and pointed out that the tendancy is for the absorbers to be high moleaular weight, multifuction and reactivity. Some ones of it were commercial and for use in plastics industry.
通过 Mannich 反应把两个 UV- 9 分子结合为一个 大分子。此产品的商品名称为 Mark LA- 51。可用 于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等通用塑料。
收稿日期: 2007- 11- 26

塑料助剂
2008 年第 2 期( 总第 68 期)
美 国 General Electric 公 司[5]用 甲 醛 为 结 合 剂 把 2 个分子 4, 6- 二苯甲酰基间苯二酚连结成 1 个 大分子, 其结构如下:
日本 Furukawa Electric 公 司[6]用 1 个 间 二 氯 甲基苯分子与 2 个分子 UV- 0 分子缩合制成下列 高相对分子质量稳定剂:
江 苏 镇 江 树 脂 厂[8]和 江 苏 金 益 集 团 公 司 [9]都 对 该产品进行了研究并批量生产。该产品的分子中 含有一个苄基, 它是一个疏水性很强的基团, 其挥 发性和耐水性、抗迁移性较好。在 PVC 薄膜中分 别添加 0.3%的 UV- 0、UV- 9、UV- B, 进行水抽出试 验, 测定浸渍前后膜对紫外线的吸收率和吸收保 留率, 结果列于表 2。
为比较其性能, 使 4, 6- 间苯二甲酰基间苯二 酚( Ⅰ) , 其双分子物( Ⅱ) 和常用的苯并三唑紫外 线吸收剂 UV- 360 ( 系由 2 个 UV- 329 分成构成) ( Ⅲ) 3 种化合物进行热失重试验, 测定各个化合物 失重 10%, 20%, 50%时的温度, 结果列于表 1。
UV- 531 时试样脆化、变黄。Ciba Specialty 公司[7]将 二苯酮分子用长链的聚烷氧基桥连结起来制成高 相对分子质量稳定剂 , 可用于油墨、塑 料 、橡 胶 等 高分子材料。 1.2 引入其他基团( 或枝链)
将( B) 和常用的 UV- 531, UV- 5411( 苯并三唑 类紫外线吸收剂) 添加到甲基丙烯酸酯类聚合物 中, 制成涂料薄膜并进行人工加速老化试验, 测定 膜的黄色指数( YI) , 结果列于表 4。
从 表 4 中 可 以 看 出 , 添 加 UV- 531 和 UV-
10
塑料助剂
2008 年第 2 期( 总第 68 期)
General Electric 公司[10]在 UV- 0 的两个苯环 上接上 2 个支链制成 1 个中间体, 使之与腈基丙 烯酰氯反应生成高相对分子质量稳定剂。
5411 的 涂 料 经 1 008 h 老 化 后 黄 色 指 数 分 别 为 9.2 和 8.0, 而添加化合物( B) 的黄变指数仅为 0.8, 说 明 其 耐 老 化 性 能 明 显 优 于 传 统 的 UV- 531 和 UV- 5411。
该产品的合成反应为:
表 1 不同 UVA 的热失重温度
Tab.1 The thermogravity losses of different UVAs ℃
失 重 率 /%



10
250
379
374
20
267
402
400
50
275
535
430
从表 1 中看出, 化合物( Ⅱ) 在 热 失 重 50%时 的温度为 535 ℃, 比 UV- 360 高出很多, 增加相对 分子质量的作用是显著的。
UV- 5411 1.0
(B)
1.4
168 h 2.3 2.4 0.2
504 h 7.3 6.2 0.2
840 h 8.8 7.4 0.5
1 008 h 9.2 8.0 0.8
为测定此化合物的挥发性, 使前述膜在 125 ℃下加热, 测定在相同时间的稳定剂的残留率, 结 果表明当加热 24 h 时, UV- 531 和 UV- 5411 残留 率仅为 61%和 42%, 而新化合物( B) 则高达 95%, 表明其优异的耐热性。据称, 此化合物可用于 PC 的防紫外线涂料, 经长期老化也可使其保持高度 透明状态。 1.3 其他方法
2008 年第 2 期( 总第 68 期)
塑料助剂

二苯甲酮类紫外线吸收剂的发展趋势
宁培森 王克昌 丁著明
( 天津合成材料研究所, 天津, 300220)
摘 要 综述了二苯酮类紫外线吸收剂( UVA) 的研究现状与发展趋势, 指出该领域正向高相对分子 质量化、多功能化和反应性化方向发展, 其中一些品种已工业化并业用于塑料加工工业。
表 4 添加不同二苯甲酮类 UVAs 的甲基丙烯酸酯曝晒后 的黄色指数变化
Tab.4 The YI change of methyacrylate films containing different benzophenones UVAs after exposure
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