[发明专利]一种高分子材料稳定剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型多功能高分子材料稳定剂及其制备方法，具体来说是键合受阻酚的丙二酸二(N-卤代的受阻胺哌啶醇)酯产物及其制备方法。

背景技术

光稳定剂和抗氧化剂是高分子材料稳定剂中两个重要组成部分。光稳定剂是指能够抑制或减缓由于光氧化作用而使高分子材料降解的助剂。受阻胺光稳定剂是光稳定剂中性能最为优良的一类。抗氧剂是指那些能延缓或抑制高分子材料化合物在空气中热氧化的助剂。应用最为广泛的是受阻酚类抗氧剂。

在塑料、合成纤维、橡胶等各种高分子材料的使用过程中，为了减缓高分子材料的光降解和热氧化以延长其使用寿命，光稳定剂和抗氧剂是高分子材料添加助剂中必不可少的部分。由于受阻胺性能优良，且能够与紫外吸收剂和抗氧剂具有良好的协同效应，已经成为光稳定剂的主流，占全世界光稳定剂消费量一半以上。

由于不同助剂的复配、分次添加，使得高分子材料稳定剂的使用过程非常复杂。有研究表明，在合适条件下不同稳定剂如受阻胺光稳定剂和受阻酚抗氧剂可以表现出良好的协同效应。因此，多功能、高效的高分子材料稳定剂的研发越来越受到重视。将不同官能团键合到同一分子中，有可能起到一剂多能的效果。如此，可以大大降低高分子材料稳定剂的使用复杂性。

多功能高分子材料稳定剂一个成功的例子是瑞斯和Ciba-Geigy公司开发的Tinuvin144，分子中的受阻酚基团和五甲基哌啶受阻胺基团表现出了良好的协同效应，使得Tinuvin144成为Ciba-Geigy公司的一个著名品牌。2005年以来，美国的Sun Yuyu等利用简单氯化反应，将受阻胺中的哌啶胺基转化率N-氯海因结构，结果受阻胺光稳定性能基本未受影响，且体现出了较好的杀菌活性。涂布在高分子材料表面后，对日常中常见的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等体现出了较好的杀灭活性，且光稳定活性仍然较好保持。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型多功能高分子材料稳定剂及其制备方法，是一种将受阻酚、受阻胺N-卤海因引入其同一分子中，同时具有受阻胺光稳定剂官能团、受阻酚抗氧剂官能团、杀菌官能团三位一体的多功能高分子材料稳定剂。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种高分子材料稳定剂，结构如下：

其中：X为Cl或Br；

R₁为N上卤代的2，2，6，6-四甲基哌啶基或C1～C18烷基；

R₂为除正丁基之外的C1～C18直链或支链、3，5-二叔丁基-4-羟基苄基、H、C1～C18烯烃基、C1～C18烷氧基、苯环上被取代或未被取代的芳基、苯环上被取代或未被取代的苄基等。

R₃为H、C1～C18烷基或C1～C18烯烃基。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：

一种高分子材料稳定剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)酯交换反应

将摩尔比为1∶0.20～4.0的丙二酸二烷基酯和受阻胺哌啶醇，加入为丙二酸二烷基酯和受阻胺哌啶醇的总质量0.01～10.0％的催化剂，在30～180℃的温度并常压下，反应4～36h，得到酯交换产物；

2)受阻胺哌啶氨基N-卤代反应

将摩尔比为1∶1.0～10.0的步骤1)中得到的所述酯交换产物与卤化试剂加入到反应器中，再加入溶剂，在30～100℃的温度并常压下，反应3～72h，得到产物A；

3)受阻酚基团的引入

将摩尔比为1∶1.0～10.0的步骤2)中得到的所述产物A与3，5-二叔丁基-4-羟基苄基二甲胺加入到反应器中，加入催化剂，所述催化剂的质量为所述产物A与所述3，5-二叔丁基-4-羟基苄基二甲胺总质量的0.01～5.0％，再加入溶剂，在30～150℃的温度并常压下，反应6～72小时，即得到所述高分子材料稳定剂。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，在步骤1)中，在加入催化剂之前，往反应器中还加入C4～C12直链或支链烷烃、甲苯作为反应溶剂。

进一步，在步骤1)中，所述丙二酸二烷基酯的结构式为：

其中：R₄、R₅均为C1～C4的烷基；