Los polímeros están inevitablemente expuestos a la luz solar o a una fuerte fluorescencia durante el procesamiento y uso, lo que resulta en una disminución de sus propiedades físicas, color amarillento, decoloración, fragilidad y disminución de la transparencia, lo que no solo afectará la experiencia de uso, sino que también puede causar graves consecuencias. Por lo tanto, cómo prevenir el envejecimiento ligero de los polímeros se ha convertido en una importante dirección de investigación de los materiales poliméricos. En la actualidad, agregar directamente varios estabilizadores de luz a los polímeros es el método más eficaz para mejorar la estabilidad de los materiales a la luz. Los estabilizadores de luz comunes se pueden dividir en agentes protectores de luz, absorbentes de ultravioleta, extintores y estabilizadores de luz de aminas impedidas según su mecanismo de acción. Entre ellos, los estabilizadores de luz de aminas impedidas tienen las ventajas de una alta eficiencia, una pequeña cantidad agregada y un menor impacto en los productos., Entonces se ha ganado el favor de la gente. Los fotoestabilizadores de aminas impedidas actúan principalmente de cuatro maneras: descomponiendo el hidroperóxido, apagando el oxígeno excitado, capturando radicales libres y regenerándose, lo que puede mejorar eficazmente la estabilidad de los polímeros a la luz.

Respuesta rápida: Una estrategia práctica de estabilización comienza primero con el riesgo de degradación y luego examina el paquete de aditivos en función de las condiciones de procesamiento, la vida útil y los requisitos de apariencia.

A 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 compañía japonesa Sankyo desarrollaron e investigaron conjuntamente y obtuvieron dos variedades representativas de Light Stabilizer 744 y Light Stabilizer 770 a través del cribado de 1.200 compuestos de aminas orgánicas. Light Stabilizer 770 tiene buena compatibilidad con la resina, no colorea, tiene baja toxicidad y tiene un buen efecto de estabilización de la luz. Como estabilizador de luz eficiente, se usa ampliamente en resina PP, PE, PVC, PS, ABS y otros materiales. En la actualidad, existen muchos informes sobre la aplicación del estabilizador de luz 770, pero la investigación sobre su proceso de síntesis, especialmente la influencia del proceso en la estructura del producto y sus componentes, es menor. Este artículo analizará la síntesis del estabilizador de luz 770, que involucra principalmente la influencia de diferentes métodos, solventes, tipos de catalizadores, procesos de postratamiento, etc. en la tasa de conversión y el rendimiento del producto.

La ruta sintética generalmente utilizada es utilizar ácido sebácico y tetrametilpiperidol para reaccionar directamente la deshidratación y esterificación para obtener el fotoestabilizador 770, como se muestra en la figura. Según se agregue o no un solvente, se puede dividir en método a granel y método de solvente.

1. En el método a granel, se añade una cierta proporción de ácido sebácico, tetrametilpiperidinol y catalizador al recipiente de reacción y se calienta, y las propias materias primas se fundirán como disolvente para la reacción. Después de la reacción, el producto se lava con agua o disolvente y se recristaliza para obtener el fotoestabilizador 770.

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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. Los 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 usan en la síntesis del estabilizador de 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 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 reaccionará con el catalizador de éster de ftalato para hacerlo ineficaz. Por lo tanto, los investigadores exploraron el método solvente para mejorar.

2. El método del solvente consiste en agregar solvente orgánico sobre la base de la reacción anterior. Después de 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, se puede extraer el agua del sistema durante el proceso de reflujo del disolvente y recuperar parte de las materias primas sublimadas.

Después de explorar diferentes disolventes, se descubre que el éter de petróleo y el n-heptano por debajo de 100 °C tienen baja eficiencia. Aunque los puntos de ebullición altos del tolueno y el xileno pueden lograr altas tasas de conversión, todavía son insatisfactorios y tienen puntos de ebullición altos. El postratamiento con disolventes también es más difícil.

Los investigadores continuaron explorando la ruta de reacción de transesterificación que se muestra en la siguiente figura. La reacción de sebacato de dimetilo y tetrametilpiperidinol se puede llevar a cabo a una temperatura más baja.El uso de n-heptano como disolvente es beneficioso para eliminar la reacción del metanol. Diferentes catalizadores tienen una alta eficiencia catalítica, entre los cuales los catalizadores de sodio han alcanzado una tasa de conversión del 99,8%. Después de explorar más a fondo la influencia de la proporción de materias primas en la reacción, se descubrió que cuando la proporción molar de tetrametilpiperidinol a ácido sebácico era de 2,0:1, la tasa de conversión era la más alta y seguir aumentando la proporción no conducía a la eliminación posterior del exceso de materias primas.

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

La siguiente figura es la curva termogravimétrica. El fotoprotector 770, que no ha sido lavado con agua, tiene una estabilidad térmica deficiente. Puede ser que haya residuos de catalizador, lo que hace que el producto experimente la reacción inversa de la reacción de esterificación a alta temperatura. La estabilidad térmica del producto procesado no es muy diferente de la de los productos comerciales, que pueden cumplir con los requisitos de procesamiento de la mayoría de los productos.

Finalmente, los investigadores probaron el rendimiento anti-ultravioleta del estabilizador de luz 770 de fabricación propia. Después de 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 mejor. 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 tiene poca diferencia en 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 mayor rendimiento.

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A ruta de selección práctica para paquetes de antioxidantes, absorbentes de UV y HALS

La mayoría de las decisiones sobre estabilizadores funcionan mejor cuando se tratan como decisiones de paquete en lugar de decisiones de un solo producto. Los compradores técnicos suelen obtener la respuesta más sólida al revisar juntos el envejecimiento por calor a largo plazo, la estabilidad del proceso, la exposición a la intemperie y la sensibilidad del color.

• Protección de procesamiento separada de estabilidad a largo plazo: el mejor aditivo para el historial de fusión no siempre es el mismo que brinda la mejor retención de vida útil.
• Utilice sinergia deliberadamente: muchos sistemas de recubrimiento y polímeros funcionan mejor cuando los estabilizadores primarios y secundarios se combinan intencionalmente.
• Revise los requisitos de color y claridad: Los sistemas transparentes, pálidos, en contacto con alimentos o blancos a menudo necesitan un paquete más ajustado que los productos industriales oscuros.
• Compruebe la condición de envejecimiento real: el calor, los rayos UV, la humedad y la exposición al aire libre pueden cambiar qué ruta estabilizadora es comercialmente más fuerte.

Referencias de productos recomendados

• CHLUMILS UV-123: Una sólida referencia de HALS para pantallas centradas en la resistencia a la intemperie en recubrimientos y polímeros.
• CHLUMILS UV-5151: Una referencia práctica del paquete estabilizador cuando se necesita una protección más amplia contra el envejecimiento por luz.
• CHLUMIFLEX ATBC: Una referencia práctica de plastificantes sin ftalatos para aplicaciones y pantallas de cumplimiento.
• CHLUMIFLEX DOTP: Una referencia estándar de plastificantes de tereftalato en aplicaciones de plásticos flexibles.

Preguntas frecuentes para compradores y formuladores

¿Por qué los paquetes de estabilizadores suelen ser más fuertes que un solo aditivo?
Debido a que diferentes productos pueden proteger diferentes partes de la ruta de degradación, el paquete a menudo cubre más riesgos que un solo grado.

¿Agregar más antioxidante o estabilizador UV siempre mejora el rendimiento?
No necesariamente. La sobredosis puede aumentar el costo y, en ocasiones, crear efectos secundarios, por lo que la mayoría de los sistemas funcionan mejor dentro de una ventana de dosificación probada.

Productos y guias relacionados

• absorbentes UV y estabilizadores de luz
• CHLUMIUV® UV-1164 CAS 2725-22-6
• CHLUMILS® UV-123 / HALS 123 / Estabilizador de luz 123 / Tinuvin 123 CAS 129757-67-1
• CHLUMILS® UV-770 / HALS 770 / Estabilizador de luz 770 / Tinuvin 770 CAS 52829-07-9
• CHLUMILS® UV-783 / HALS 783 / Estabilizador de luz UV 783 / Tinuvin 783
• CHLUMIUV® UV-384-2 CAS 127519-17-9