聚合型受阻胺光穩定劑UV3853的合成

徐飛翔 丁麗娜 饒 蘇 許賽賽 申利娟 嚴曉陽

（1.浙江師范大學化學與生命科學學院，浙江 金華 321004；2.浙江迪耳化工有限公司，浙江 金華 321016）

受阻胺光穩定劑(HALS)是目前應用最為廣泛的一類光穩定劑，具有優異的光穩定作用。在高分子材料中.HALS除了具有光穩定作用外,還有抗氧化、吸收紫外線等多種功能。[1-4]。聚合型受阻胺光穩定劑UV3853采用無毒、大分子量的油酸基團，一方面保留了光穩定性，另一方面引入雙鍵活性集團可通過化學反應鍵合在聚合物的主鏈上以達到光穩定劑“永久性”的光穩定效果，能抑制或減緩由于光氧化作用而使高分子材料發生降解或老化，其效果為傳統穩定劑的數倍[5]，從而克服了遷移、揮發等造成的損失，符合受阻胺光穩定劑發展的方向[6-7]。UV3853在塑料中的應用也非常的廣泛，尤其是在包裝特別是用于食品包裝上，具有很好的應用前景[8-9]。

酯交換反應屬于可逆反應，UV3853常見的合成工藝中使用與副產物甲醇共沸互溶溶劑如甲苯、二甲苯或石油醚等，在反應過程中需要不斷加入純的共沸溶劑達到除去副產物甲醇的目的[10-11]。本文采用正辛烷作為反應溶劑，常溫下甲醇在正辛烷的溶解度很小且比重較大，因此采用回流分離出重相甲醇即可使反應完全，具有溶劑使用量少和反應溶劑后處理簡單的優點。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

儀器：721分光光度計，安捷倫7890A氣相色譜，JJ-3數顯控溫電動攪拌器，SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵，旋轉蒸發儀R-1O01N。

試劑：油酸甲酯（自制）、化學純 2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇、分析純正辛烷、鈦酸四異丙酯、活性漂土。

1.2 實驗步驟

在裝有電動攪拌器、回流裝置和溫度計的250 mL 三口燒瓶中加入 2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇、油酸甲酯、正辛烷和催化劑。在攪拌下升溫回流反應，用分水器分去反應生成的甲醇。反應結束后，蒸餾回收溶劑正辛烷，殘留反應液降溫，用熱水洗滌至水層pH=7～8，有機層經蒸餾脫水、脫色即得產品。分別檢測產品的皂化值、含量（GC）和透過率。反應方程式如下：

2 結果與討論

2.1 合成正交實驗

根據單因素實驗，設計了3因素3水平正交實驗，考察各因素對光穩定劑UV3853合成收率的影響，結果見表1和表2。

表1 正交實驗因素及水平表

表2 正交實驗方案及結果

圖1 正交實驗結果

由表2可見，各因素對產品的收率影響順序為：催化劑用量＞2,2,6,6,-四甲基-4-哌啶醇和油酸甲酯的摩爾比＞反應時間。各因素的最優組合是 A3B3C2，即 n（C9H19NO）：n（油酸甲酯）=1.15:1，反應時間為10h，催化劑用量為油酸甲酯的6%。在最優條件下制備了產品UV3853，其收率為95.2%（以油酸甲酯計）。

在最優條件下做穩定性實驗，結果見表3。

表3 重復實驗產品收率

2.2 產品的質量

在最優條件下合成的聚合型UV3853，常溫下為淡黃色液體，經檢測，其含量（GC）為94.5%，皂化值為137.2 mgKOH／g，透過率 (10%甲苯溶液)：425 nm為95.3%，450 nm為97.8%。產品符合質量標準的要求。

3 結論

（1） 以鈦酸四異丙酯催化 2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇和油酸甲酯的酯交換反應，并以正辛烷為溶劑，合成了產品UV3853，得出該路線最佳反應條件是：n(C9H19NO)：n(油酸甲酯)：1.15:1，反應時間為10h，催化劑用量為油酸甲酯質量的6%。在此條件下合成的產品符合質量標準，產品總收率為95.2%。

（2）合成過程中環境污染小，原料均可較好的回收利用，原料成本低.是現實工業化生產的較理想的工藝。

（3）合成工藝中使用與副產甲醇共沸但不相溶的溶劑，反應過程中蒸出含甲醇的溶劑，冷卻靜置后分層，上層返回反應體系中繼續反應，從而減少了溶劑用量，下層副產甲醇可回用于原料油酸酸甲酯的合成，與傳統工藝相比較，產品的成本可降低約5%。

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