可用于吸收紫外光的甲硅烷基化剂制造技术

在聚硅氧烷硬涂料中加入一种能吸收紫外光的新型甲硅烷基化剂，用以涂布聚碳酸酯基质。经涂布后的聚碳酸酯基质显示出改善的耐磨性能和耐紫外光性能。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能吸收紫外光的新型甲硅烷基化剂。更具体说，这种甲硅烷基化剂是对光稳定的且与聚硅氧烷硬涂层材料相容的4，6-二苯甲酰基-2-(三烷氧基甲硅烷基烷基)间苯二酚。热塑性树脂的特点是其具有许多优良的性能，其中包括光学透明度、高延展性、高热变形温度以及尺寸稳定性。由于这些性能的结果，它们常常用于许多商业应用中。尽管热塑性树脂具有上述优良性能，然而它们往往显示出低的耐磨性和耐化学溶剂性能，而且像许多其它有机聚合物材料一样，它们易于受紫外光作用而产生光降解。光降解作用通常导致不利的性能，包括黄化及聚合物表面的磨耗。人们对于制备耐磨损耐光降解的热塑性树脂，特别是聚碳酸酯越来越有兴趣。这种制备方法通常采用以一种涂层材料(聚硅氧烷硬涂层基体)来处理聚碳酸酯表面，而该涂层材料通常含有紫外光吸收剂，如二苯酮和苯并三唑衍生物。但是，往往会发现，这些紫外光吸收剂本身在暴露于紫外光时会分解。这必然会使涂层材料中产生微裂纹，从而导致起初用光吸收剂来保护的聚碳酸酯的优良性能降低。因此，本专利技术的目的在于能吸收紫外光的新型甲硅烷基化剂。所述甲硅烷基化剂是4，6-二苯甲酰基-2-(三烷氧基甲硅烷基烷基)间苯二酚，这类酚显示出改进的光稳定性及与聚硅氧烷硬涂层材料的相容性。有关制备有涂层的塑料基质的尝试已有报导。在共同转让的美国专利4，278，804中，所述塑料涂布了一种含有对硅醇-活泼的烷氧基甲硅烷基或链烷酰氧甲硅烷基烷基醚和芳族紫外光吸收剂的加合物的组合物。此外，在共同转让的美国专利4，373，061中，所述热塑性塑料基质涂布了一种含有二苯酮作为紫外吸收化合物的聚硅氧烷硬涂层组合物。还有其他一些研究者致力于塑料的涂料组合物。在共同转让的美国专利5，214，085中，公开了含有作为紫外吸收剂的二苯酮类或苯并三唑类化合物的涂料组合物。要求专利保护的本专利技术与上述先有技术相比具有可专利性的区别，因为，除了其它原因之外，本专利技术的目的在于能吸收紫外光的新型甲硅烷基化剂。该甲硅烷基化剂是具有改进的光稳定性及与聚硅氧烷硬涂层材料的相容性的4，6-二苯甲酰基-2-(三烷氧基甲硅烷基烷基)间苯二酚。此外，改进的光稳定性定义为每1000小时氙弧光照射其吸光度损失为小于约0.75，较好小于约0.1，更好小于约0.05吸光度单位的降解速率，参见Pickett等人的文章PolymerdegradationandStability，42，231(1993)。本专利技术的第一方面在于具有改进的光稳定性且能吸收紫外光的新型甲硅烷基化剂。所述甲硅烷基化剂是通式如下的4，6-二苯甲酰基-2-(三烷氧基甲硅烷基烷基)间苯二酚 其中每个R独立地是取代或未取代的单环或多环芳族基团，R1是碳或者含有少于10个碳原子的线型或支化的脂族链。R2是C1-5烷基。但是，常用的甲硅烷基化剂是4，6-二苯甲酰基-2-(3-三烷氧基甲硅烷基烷基)间苯二酚，而较好是4，6-二苯甲酰基-2-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)间苯二酚。本专利技术的第二方面在于将上述新型甲硅烷基化剂掺入到热固化的含硅化合物的组合物中。所述含有甲硅烷基化剂的组合物是定义为聚硅氧烷硬涂层或面漆的涂料组合物。本专利技术的第三方面在于将上述聚硅氧烷硬涂层或面漆涂布到固体基质的表面，从而形成一种具有改善的耐磨性和尤其是耐紫外光的涂布固体基质。这种涂布固体基质通常称为耐候化基质。另外，对于涂布到所述固体基质上的聚硅氧烷硬涂层的厚度没有任何限制。但是，该厚度通常为约0.5-约50微米，较好约3-10微米。在本专利技术中，可以使用的固体基质通常包括聚合物基质，如丙烯酸类聚合物，包括聚甲基丙烯酸甲酯，聚酯，如聚对苯二甲酸亚乙基酯和聚对苯二甲酸亚丁基酯，聚酰胺，聚酰亚胺，丙烯腈-苯乙烯共聚物，苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物，聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚苯乙烯和聚苯醚的混合物、丁酸酯、聚乙烯等。此外，所述固体基质也可以包括金属基质、涂漆表面、玻璃、陶瓷和织物等。但是，本专利技术的涂料组合物较好是用于涂布聚碳酸酯。本专利技术所用的4，6-二苯甲酰基-2-(三烷氧基甲硅烷基烷基)间苯二酚的制备可通过如下方法实现，例如首先将苯甲酰卤和卤化铝在有机溶剂中与二烷氧基苯混合以制得4，6-二苯甲酰基间苯二酚。然后使4，6-二苯甲酰基间苯二酚与季铵盐和烯丙基卤在碱性条件下作用生成2-烯丙基-4，6-二苯甲酰基间苯二酚。接着在氢化硅烷化催化剂存在下使2-烯丙基-4，6-二苯甲酰间苯二酚与三烷氧基硅烷接触以便生成所需要的4，6-二苯甲酰基-2-(三烷氧基甲硅烷基烷基)间苯二酚。本专利技术的甲硅烷基化剂的制备方法由下列实例进一步说明。实例中所有产物的分子结构可由质子和碳-13核磁共振光谱得到证实。实例1在一个装配有气体洗涤器、温度计和磁性搅拌器的500ml三颈烧瓶中加入28.1g(200mmol)苯甲酰氯和100ml二氯甲烷以生成一种溶液。将该溶液冷却至5℃，并将27.0g(203mmol)无水氯化铝分成两部分加入到其中，保持温度低于20℃。所得混合物冷却至5℃。在约30分钟的时间内逐滴加入13.8g(100mmol)1，3-二甲氧基苯，并保持温度低于10℃。混合物在室温下搅拌约1小时，接着加热使之回流。在加热过夜之后，使混合物冷却并滴加20ml浓HCl。然后加入100ml水和50ml二氯甲烷，并将水相与有机相分离。将有机相蒸发至干，所得固体物用沸腾的乙醇/甲苯混合物进行重结晶两次。得到16.21g(51%)4，6-二苯甲酰基间苯二酚。实例2在一个装有回流冷凝器和磁性搅拌器的园底烧瓶中装入6.36g(20mmol)实例1中所制备的4，6-二苯甲酰基间苯二酚，和22ml1.ONNaOH水溶液。加入63mg溴化四丁铵和10.0ml烯丙基氯生成一种反应混合物。猛烈搅拌该反应混合物并在回流温度下加热约5小时。蒸出并回收过量的烯丙基氯，加入1ml5%HCl水溶液以中和任何过量的碱。所形成的固体物经过滤后用乙醇/氯仿混合物重结晶，得到4.8g(67%)2-烯丙基-4，6-二苯甲酰基间苯二酚。实例3将5.0g(14mmol)按实例2方法所制备的2-烯丙基-4，6-二苯甲酰基间苯二酚溶于20ml温热的甲苯中。加入1滴Karstedt催化剂(1，3-二乙烯基-四甲基二硅氧烷与铂的配合物)以生成一种混合物。将该混合物加热到80℃，然后加入5ml三乙氧基硅烷。继续加热约1小时，然后使混合物冷却至室温。过滤除去所生成的沉淀物。滤液通过硅胶过滤，再用氯仿洗脱，并在减压下蒸发。得到7.04g(96%)4，6-二苯甲酰基-2-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)间苯二酚。紫外光谱表明(CHCl3)λmax 289nm(ε＝33，200)，330nm(肩峰，ε＝6，800)。实例4实例4中的制备与实例1的方法相似，所不同的是用15.4g(100mmol)间甲苯甲酰氯代替苯甲酰氯，然后加入1，3-二甲氧基苯、14.0克(100mmol)苯甲酰氯和13.3g AlCl3。得到的是8.45g(25%产率)4-(3′-甲基苯甲酰基)-6-苯甲酰基间苯二酚。实例5实例5中的制备与实例2的方法相似，所不同的是用3.32g(10mmol)4-(3′-甲基苯甲酰基)-6-苯甲酰基间苯二酚代替4，6-二苯甲酰基间苯二酚。得到1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可用于吸收紫外光的结构式如下的甲硅烷基化剂： ＊＊＊ 其中每个Ｒ独立地是取代或未取代的单环或多环芳族基团，Ｒ↑［１］是碳或者含有少于１０个碳原子的线型或支化的脂族链，Ｒ↑［２］是Ｃ↓［１－６］烷基。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JE皮克特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]