[发明专利]一种基于聚氯乙烯的紫外光稳定剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及紫外光稳定剂，具体涉及一种基于聚氯乙烯的紫外光稳定剂及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)是产量仅次于聚乙烯的第二大宗通用塑料，具有价格低廉、强度高、耐腐蚀、难燃、绝缘性好和透明性好等优点，可生产出各式各样的塑料制品，包括板材、管材、管件、异型材等硬制品和膜、鞋、玩具、人造革等软制品，被广泛应用于工业、农业、建筑、电力、汽车、家电、包装及公用事业等领域。聚氯乙烯在建材领域也得到了广泛的应用，如门框、窗框、百叶窗、管道和墙板等。聚氯乙烯制品有很大一部分是在户外使用，会受到各种环境因素的作用而老化，降低它们在户外的使用寿命。尤其是日光中所含有的中波段紫外光，能够使聚氯乙烯材料光老化，导致其变色，直至整体机械性能丧失。

提高聚氯乙烯材料紫外光稳定性的主流方法是添加紫外光稳定剂。紫外光稳定剂包含紫外光屏蔽剂、紫外光吸收剂、激发态淬灭剂和受阻胺光稳定剂等，其中紫外光吸收剂是应用的比较多的一类。

虽然紫外光稳定剂从上世纪70年代被相继开发出来，形成了较为完善的体系，但是在实际应用中，不同的紫外光稳定剂只能适用于特定应用条件下的材料。这主要是因为这些紫外光稳定剂还存在如下的缺点：(1)与聚合物相容性差，不能在聚合物中均匀分散，导致聚合物的力学性能下降；(2)对光热不稳定，在加工或使用过程中失效；(3)易挥发、迁移、渗出和被介质抽提等，在加工或使用过程中流失；(4)与聚合物、其它添加剂发生反应，导致其抗老化性能失效。此外，光稳定剂的颜色、毒性、环境友好性等问题也影响了它的应用。

自20世纪80年代以来，紫外光稳定剂的高分子量化成为了国内外的主要研究方向，包括：(1)紫外光吸收剂的高分子量化；(2)反应性紫外光吸收剂的共聚；(3)分子内多官能化等。高分子量化可有效降低紫外光稳定剂的挥发、迁移和溶剂抽出性，从而提高其效用持久性和安全性；反应性紫外光吸收剂的共聚可实现光稳定剂与聚合物基质的“永久性”结合，从而使光稳定效能长久发挥；分子内多功能化可实现分子内协同作用而有效提高稳定效能。但是这些改性措施也导致不少新的问题，如高分子量的紫外光吸收剂由于在基材中分散性差，其光稳定性通常不如低分子量品种；反应性光稳定剂共聚难免会影响聚合物的材料性能；多数情况下分子内多官能化会在热稳定性、相容性和色泽等方面对材料的应用产生不良的影响。

综上，本领域尚需对紫外光稳定剂的高分子量化进行改进，避免紫外光稳定剂在聚合物中出现相容性问题，也应避免因为小分子紫外光稳定剂析出而引发环境问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一类基于聚氯乙烯的紫外光稳定剂及其制备方法，将小分子紫外光吸收剂键合在聚氯乙烯主链上，长期有效地发挥抗光老化作用，也不会因为小分子紫外光稳定剂析出而引发环境问题。

本发明的第一方面，提供一种紫外光稳定剂，结构如下式V所示：

式中，x为100-1000的整数；y/x的范围为0.03-0.50；

R为其中，*表示键接位点；

m为1-4的整数，各R’独立地选自：氢、羟基、C₁-C₁₀烷氧基、C₁-C₆的烷基、苯基取代的C₁-C₆的烷基；

R₄为-C(O)-；R₅为氢、羟基、或C₁-C₆的烷基；或R₄、R₅与苯环共同形成杂芳环，所述杂芳环选自：苯并咪唑、苯并吡唑、苯并三氮唑。

在另一优选例中，R为式中，m为1-3的整数，R’、R₄、R₅的定义如前所述。

在另一优选例中，R为或其中，*表示键接位点；

R₁、R₂、R₃独立的选自：氢、羟基、C₁-C₁₀烷氧基、C₁-C₆的烷基、苯基取代的C₁-C₆的烷基；

R₄为-C(O)-；R₅为氢、羟基、或C₁-C₆的烷基；