文献综述
1、现状及发展趋势
光稳定剂的定义是能产生抑制或减缓由于光氧化作用而使高分子或者大分子材料发生降解的一类助剂。本课题研究的是受阻胺类光稳定剂(简称 HALS)是在光屏蔽剂。紫外线吸收剂,能量转移剂之后的一种新型的高效的光稳定剂。其稳定效果为传统稳定剂的3~5倍,与紫外线吸收剂和抗氧剂有着协同效应。该类稳定剂低毒或无毒,并且能够满足薄膜制品,纤维制品和食品包装材料的要求。因此光稳定剂从20世纪70年代问世以来,一直是聚合物稳定化助剂领域中的研究热点。进入20世纪90年代末期,随着HALS抗热氧稳定化功能的开发,HALS又有了新的应用领域。受阻胺类光稳定剂的研究开发工作,始终沿着三个方向进行:即包括新产品开发,机理研究,应用性研究三个方面,三者之间相辅相成,互为促进。机理性研究的目的在于服务新产品开发制造,而应用技术则可以弥补品种开发的相关不足,三个方面之中的关键就是新产品开发。1988~2018年的三十年有关受阻胺类光稳定剂研究制备和应用有关专利可达上百件,其中的新新产品专利占9成以上。在品种开发的方面,广大研究者是为了改善其稳定的性能,突破其应用的局限,而花费大量人力物力投入受阻胺类光稳定剂的研究。尽管早期的研究的成果异常丰富,光稳定剂的品种多,并且光稳定性能优越,但是不可避免的大多数产品存在低分子、高碱性的缺点。受阻胺类光稳定剂的分子量低从而导致不耐提取,和在使用过程中极易产生损失性的问题,不可避免,而高碱性又使得光稳定剂很难和酸性一类助剂复配,结果就是使之无法使用于聚氯乙烯,涂料等酸性环境中。因此综上所述新品种的受阻胺类光稳定剂的目前开发趋势我以为主要是在尽可能地提高或不损失光稳定性能的前提之下,设计出结构更加合理,性能更加高效,成本更加低廉的产品。到目前为止开发研究的方向,市场需求量较大的是哌啶系和哌嗪系受阻胺类光稳定剂。这一类受阻胺类光稳定剂具有分子量高,反应快,多功能和非碱性等等的特征,因此研究哌啶系及哌嗪系的受阻胺类光稳定剂是当前稳定剂行业的重中之重。
2、课题研究的意义与价值
大多数户外使用的产品均是高分子类化合物,影响其使用性能的因素有很多,比如光,热,氧,酸碱,湿度,重金属离子等。高分子在加工和使用过程中受加热和氧化等因素作用而逐渐老化,大部分制品的老化依然是以光照射老化为主。例如目前聚烯烃的防光老化一方面除了改进聚合过程制作工艺和产品自身结构外,另一个主要方法是在制作过程中添加光稳定剂。在现有的品种中受阻胺类光稳定剂的发展是最快。现已经有许多商业化的品种,改善了塑料制品的光老化问题。从国内到国外,人们对受阻胺类光稳定剂的应用研究十分活跃,从古至今,人们对于光稳定剂的改进尝试从不停歇,光稳定剂能够有效地防止高分子材料的老化,从而延长其使用寿命,太阳能的紫外辐射是使高分子材料发生老化的主要因素,在紫外线 ( 即主要是在290~350毫微米范围)照射下,高分子材料极易发生复杂的光化学反应,最终使得其发生结构上、颜色上、透明度上、机械强度等变化,不仅如此,随着时间的推移,慢慢丧失工作能力,终于不能再为人使用,造成环境污染以及浪费。在过去很长一段时间内,高分子材料主要是依靠添加紫外线吸收剂来维持光稳定,而现在的受阻胺和紫外线吸收剂存在本质上的不同,它不吸收导致高分子材料发生光反应的长波紫外线,还具有更高效率的放光反应,延长高分子材料制品的使用寿命,减少环境污染,并增加了使用者的经济效益,提高利用率。紫外线吸收剂是通过传热的方式来减少乃至消除紫外辐射,达到减轻材料的老化问题,但是上述方法仅仅是针对比表面积小,且较厚的制品,紫外线吸收剂的防光效果比较明显,而在较薄制品中( 厚度通常10微米的薄膜) 和细纤度的纤维材料中,由于比表面积大,紫外线吸收剂的防光效果很差,无法达到人们所需的效果,必需增加紫外线吸收剂的使用量。受阻胺类的作用机理不同,是采取收集由紫外线辐射引起激发态游离性离子最终达到光稳定。制品厚度影响微乎其微,无论在较厚或较薄的制品中,都能产生效果较为显著的防老化作用,这是受阻胺的一个最优秀的特点,因此本课题研究的受阻胺类光稳定剂,在市场应用,降低生产成本,提高产品的耐用性方面具有重大意义。
3、参考文献
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