Los polímeros están inevitablemente expuestos a la luz solar o a una fuerte fluorescencia durante su procesamiento y uso, lo que provoca una disminución de sus propiedades físicas, amarilleamiento, decoloración, fragilidad y disminución de la transparencia, lo que no solo afecta a la experiencia de uso, sino que también puede tener graves consecuencias. Por lo tanto, cómo prevenir el envejecimiento por la luz de los polímeros se ha convertido en una importante línea de investigación de los materiales poliméricos. En la actualidad, la adición directa de diversos estabilizadores de la luz a los polímeros es el método más eficaz para mejorar la estabilidad lumínica de los materiales. Los estabilizadores de la luz comunes se pueden dividir en agentes de protección contra la luz, absorbentes de rayos ultravioleta, extintores y estabilizadores de la luz de amina impedida según su mecanismo de acción. Entre ellos, los estabilizadores de luz de amina impedida tienen las ventajas de alta eficiencia, pequeña cantidad de adición y menor impacto en los productos. Por lo tanto, se han ganado la preferencia de los consumidores. Los estabilizadores de luz de amina impedida actúan principalmente a través de cuatro vías: descomposición del hidroperóxido, extinción del oxígeno excitado, captura de radicales libres y regeneración de sí mismos, lo que puede mejorar eficazmente la estabilidad a la luz de los polímeros.
Un tipo muy representativo de estabilizadores de luz de amina impedida es un compuesto de amina orgánica con impedimento estérico basado en 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinilo, 1972, Suiza Ciba-Geigy (Ciba-Geigy) y la empresa japonesa Sankyo desarrollaron e investigaron conjuntamente, y que obtuvo dos variedades representativas, el estabilizador de luz 744 y el estabilizador de luz 770, mediante la selección de 1200 compuestos de aminas orgánicas. El estabilizador de luz 770 tiene buena compatibilidad con la resina, no colorea, tiene baja toxicidad y un buen efecto estabilizador de la luz. Como estabilizador de luz eficaz, se utiliza ampliamente en PP, PE, PVC, PS, resina ABS y otros materiales. En la actualidad, existen muchos informes sobre la aplicación del estabilizador de la luz 770, pero la investigación sobre su proceso de síntesis, especialmente la influencia del proceso en la estructura y los componentes del producto, es menor. En este artículo se analiza la síntesis del estabilizador de la luz 770, principalmente la influencia de diferentes métodos, disolventes, tipos de catalizadores, procesos de postratamiento, etc., en la tasa de conversión y el rendimiento del producto.
La ruta sintética más utilizada consiste en utilizar ácido sebácico y tetrametilpiperidol para reaccionar directamente por deshidratación y esterificación y obtener el estabilizador de la luz 770, como se muestra en la figura. Según se añada o no un disolvente, se puede dividir en método a granel y método con disolvente.
1. En el método a granel, se añade una determinada proporción de ácido sebácico, tetrametilpiperidinol y catalizador al recipiente de reacción y se calienta, y las propias materias primas se funden como disolvente para la reacción. Después de la reacción, el producto se lava con agua o disolvente y se recristaliza para obtener el estabilizador de la luz 770.
La elección del catalizador tiene una influencia crucial en la reacción. Un catalizador adecuado puede aumentar la actividad del centro de reacción y acelerar la velocidad de reacción. Estudios generales han demostrado que el ácido p-toluenosulfónico y los ésteres de ftalato tienen una alta eficiencia catalítica para la esterificación, pero cuando se utilizan en la síntesis del estabilizador de la luz 770, los rendimientos de ambos son inferiores al 70 %, principalmente debido al sistema. La materia prima tetrametilpiperidinol es fácil de sublimar, lo que afecta a la tasa de conversión de las materias primas. Además, la temperatura de reacción no debe ser demasiado alta, lo que dificulta la eliminación del agua generada, que reacciona con el catalizador de éster de ftalato y lo hace ineficaz. Por lo tanto, los investigadores exploraron el método del disolvente para mejorar el proceso.

2. El método con disolvente consiste en añadir un disolvente orgánico a partir de la reacción anterior. Tras la reacción, se evapora el disolvente y se procesa el producto. En comparación con el método a granel, el método con disolvente no necesita alcanzar la temperatura de fusión de los reactivos, reduce la temperatura de reacción del sistema y reduce el fenómeno de sublimación. Al mismo tiempo, el agua del sistema puede extraerse durante el proceso de reflujo del disolvente y parte de las materias primas sublimadas pueden recuperarse.
Tras explorar diferentes disolventes, se ha descubierto que el éter de petróleo y el n-heptano por debajo de 100 °C tienen una baja eficiencia. Aunque los altos puntos de ebullición del tolueno y el xileno pueden alcanzar altas tasas de conversión, siguen siendo insatisfactorios y tienen altos puntos de ebullición. El postratamiento del disolvente también es más difícil.
Los investigadores continuaron explorando la ruta de reacción de transesterificación que se muestra en la figura siguiente. La reacción del sebacato de dimetilo y el tetrametilpiperidinol puede llevarse a cabo a una temperatura más baja. El uso de n-heptano como disolvente es beneficioso para eliminar el metanol de la reacción. Diferentes catalizadores tienen una alta eficiencia catalítica, entre los que los catalizadores de sodio han alcanzado una tasa de conversión del 99,8 %. Tras seguir explorando la influencia de la proporción de las materias primas en la reacción, se descubrió que cuando la proporción molar de tetrametilpiperidinol y ácido sebácico era de 2,0:1, la tasa de conversión era la más alta, y que seguir aumentando la proporción no favorecía la eliminación posterior del exceso de materias primas.

Por último, se preparó un estabilizador de luz de fabricación propia 770 (770 ZZ) basándose en la exploración anterior y se comparó con el producto comercial (770 DF). La siguiente figura muestra el espectro infrarrojo de ambos. Se puede observar que los picos de absorción característicos del 770 DF y el 770 ZZ son básicamente los mismos y que no hay otros picos de impurezas, lo que indica que la estructura del estabilizador de luz 770 de fabricación propia es coherente con el producto comercial y tiene una buena pureza.

La siguiente figura muestra la curva termogravimétrica. El estabilizador de luz 770, que no se ha lavado con agua, presenta una estabilidad térmica deficiente. Es posible que haya residuos de catalizador, lo que provoca que el producto sufra la reacción inversa de la reacción de esterificación a alta temperatura. La estabilidad térmica del producto procesado no difiere mucho de la de los productos comerciales, por lo que puede cumplir los requisitos de procesamiento de la mayoría de los productos.

Por último, los investigadores probaron el rendimiento antiultravioleta del estabilizador de luz 770 de fabricación propia. Tras 672 horas de irradiación UV sobre ABS, el color de la muestra con 0,3 partes de 770 DF era ligeramente más oscuro que el color de la muestra con 0,3 partes de 770 ZZ. El estabilizador de luz 770 tiene una resistencia a los rayos UV ligeramente superior. Esto puede hacer que los productos de fabricación propia contengan una pequeña cantidad de monoésteres que no se pueden eliminar por completo, lo que es beneficioso para la dispersión del 770. En resumen, el estabilizador de luz 770 de fabricación propia del investigador presenta pocas diferencias de rendimiento con respecto a los productos comerciales. Se han explorado con éxito los factores que influyen en el proceso de fabricación y se ha obtenido una ruta con un mayor rendimiento.

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