一种超分子插层结构光稳定剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超分子插层结构光稳定剂及其制备方法。本发明专利技术创新性地将紫外吸收剂与自由基捕获剂共同组装至LDHs层间，利用紫外吸收剂的紫外吸收性能阻隔紫外线对塑料的光降解，利用自由基捕获剂捕获光降解产生的活性自由基减少塑料的光氧化。由于LDHs层间的紫外吸收剂和自由基捕获剂存在协同抗光老化作用，紫外吸收剂与自由基捕获剂共插层结构LDHs的抗光老化性能明显优于紫外吸收剂单插层LDHs，克服了目前紫外吸收剂单插层LDHs抗光老化效果不佳的缺点。本发明专利技术制备方法简单、原料来源丰富、便于工业化生产的优点。所制备的超分子插层结构光稳定剂具有耐热性高、耐迁移性好、光保护性能优异等优点，可广泛应用于塑料、涂料等领域。

A kind of supramolecular intercalation structure light stabilizer and its preparation method

The invention provides a supramolecular intercalation structure light stabilizer and a preparation method. The present invention innovatively capture ultraviolet absorbent and free radical agents are assembled to the LDHs layer, using UV absorption properties of barrier ultraviolet light degradation of plastics, active free radicals by free radical trapping agent to capture light produced by the degradation of plastic optical oxygen reduction. Because the LDHs layer between the UV absorber and radical scavenger synergistic anti photoaging effects, light aging properties of UV absorbers is obviously better than that of single intercalation LDHs UV absorbent and free radical trapping agent co intercalated structure of LDHs, the single UV absorber intercalated LDHs anti light aging effect shortcomings. The invention has the advantages of simple preparation method, rich source of raw material and convenient industrial production. The prepared supramolecular intercalated structure light stabilizer has many advantages, such as high heat resistance, good migration resistance and excellent photo protection property. It can be widely used in plastics, coatings and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种超分子插层结构光稳定剂及其制备方法所属领域本专利技术涉及一种超分子插层结构光稳定剂及其制备方法。
技术介绍
光稳定剂是一类可抑制紫外光诱导引起塑料降解的功能助剂，其作用原理主要是通过吸收并转移紫外光能量、屏蔽紫外光或捕获自由基来实现光保护的目的。光稳定剂一般以物理混合的方式与塑料复合，并高度分散于塑料基体中以充分发挥光稳定剂的保护效果，降低塑料的光氧化降解，达到延长塑料使用寿命的目的。但大部分光稳定剂存在易挥发、易迁移、热稳定性差等缺点，限制了其应用范围。水滑石(LayeredDoubleHydroxides，简写为LDHs)是由带正电荷的金属氢氧化物层板和带负电荷的层间阴离子以弱化学键相连接组成的化合物，其主体层板金属元素的组成、主体层板电荷密度和分布、层间客体阴离子种类和数量、主客体相互作用等都具有可调变的特性，因此可以利用该特性在水滑石层间插入功能阴离子，从而制备得到具有特殊性质的功能材料。文献ChaiH,XuX,LinY,etal.SynthesisandUVabsorptionpropertiesof2,3-dihydroxynaphthalene-6-sulfonateanion-intercalatedZn–Allayereddoublehydroxides[J].PolymerDegradationandstability,2009,94(4):744-749以ZnAl-NO3-LDH为前驱体，采用离子交换法将紫外吸收剂2-甲萘胺-1,5-二磺酸(NADA)成功插层组装到ZnAl-LDH层间，构筑超分子插层结构ZnAl-NADA-LDH紫外吸收材料；将ZnAl-NADA-LDH与聚丙烯(PP)复合制备LDH/PP复合材料，紫外分析发现LDH/PP复合薄膜的紫外吸收明显高于PP薄膜，光老化测试结果表明，LDH的引入提高了PP的光稳定性。文献ChaiH,LinY,EvansDG,etal.SynthesisandUVabsorptionpropertiesof2-naphthylamine-1,5-disulfonicacidintercalatedZn-Allayereddoublehydroxides[J].Industrial&EngineeringChemistryResearch,2008,47(9):2855-2860以ZnAl-LDH为前驱体，采用离子交换法将紫外吸收剂2,3-二羟基萘-6-磺酸(DNSA)成功插层组装到ZnAl-LDH层间，构筑超分子插层结构ZnAl-DNSA-LDH紫外吸收材料；将ZnAl-DNSA-LDH与PP复合制备LDH/PP复合材料，紫外分析发现LDH/PP复合薄膜的紫外吸收明显高于PP薄膜，光老化测试结果表明，LDH的引入减缓了PP光老化速率。文献CuiG-J,XuX-Y,LinY-J,etal.SynthesisandUVAbsorptionPropertiesof5,5′-MethylenedisalicylicAcid-IntercalatedZn-AlLayeredDoubleHydroxides[J].Industrial&EngineeringChemistryResearch,2009,49(2):448-453以ZnAl-LDH为前驱体，采用离子交换法将5,5′-亚甲基水杨酸(MDSA)成功插层组装到ZnAl-LDH层间，构筑超分子插层结构ZnAl-MDSA-LDH紫外吸收材料，光老化测试结果表明，LDH的引入减缓了PP光老化速率。虽然上述文献制备了多种超分子插层结构光稳定剂，但其对PP的光保护能力有限，PP在使用过程中依然会缓慢降解。为进一步提升PP的光稳定性能，急需一种性能更为优异的光稳定剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超分子插层结构光稳定剂及其制备方法。本专利技术创新性地将紫外吸收剂与自由基捕获剂共同组装至LDHs层间，利用紫外吸收剂的紫外吸收性能阻隔紫外线对塑料的光降解，利用自由基捕获剂捕获光降解产生的活性自由基减少塑料的光氧化。由于LDHs层间的紫外吸收剂和自由基捕获剂存在协同抗光老化作用，紫外吸收剂与自由基捕获剂共插层结构LDHs的抗光老化性能明显优于紫外吸收剂单插层LDHs，克服了目前紫外吸收剂单插层LDHs抗光老化效果不佳的缺点。本专利技术制备的超分子插层结构光稳定剂的化学通式为：[M2+1-xM3+x(OH)2](A-)y(B-)z·cH2O其中M2+和M3+分别为位于主体层板上的二价和三价金属阳离子，M2+为Mg2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Fe2+、Cu2+中的任意一种或两种，较好的是Mg2+、Zn2+中的一种，M3+为Al3+、Co3+、Ti3+、Fe3+、Cr3+等三价金属阳离子中的一种或两种，较好的是Al3+；A-为自由基捕获剂A的阴离子，B-为紫外吸收剂阴离子；x为M3+/(M2++M3+)的摩尔比值，x＝y+z(0.2≤x≤0.4,0.01<y<0.39，0.01<z<0.39)；c为层间水分子个数，0.4<c<1。所述的自由基捕获剂为四甲基哌啶类化合物，其化学式如下式所示：式中R1为H或CH3；R2为O-R3-COONa、N-R3-COONa、O-R3-SO3Na或O-R3-SO3Na，其中R3为[CH2]m[C6H6]n，m为1-8之间的整数，n＝0或1。所述的紫外吸收剂为对氨基苯甲酸钠、对-甲氧基肉桂酸钠、水杨酸钠、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸钠、香豆素-3-羧酸钠、肉桂酸钠、苯并三唑-4-羟基-苯磺酸钠、2-苯基苯并咪唑-5-磺酸钠中的一种或几种。本专利技术所述的超分子插层结构光稳定剂，具体制备步骤如下所述。A.称取M2+、M3+的硝酸盐或氯化盐溶于除二氧化碳的去离子水中配制成混合盐溶液，其中M2+与M3+的摩尔比为2-4，M3+的摩尔浓度为0.05-0.8mol/L。所述的M2+为Mg2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Fe2+、Cu2+中的任意一种或两种，较好的是Mg2+、Zn2+中的一种，M3+为Al3+、Co3+、Ti3+、Fe3+、Cr3+等三价金属阳离子中的一种或两种，较好的是Al3+；B.配制摩尔浓度为0.05-1mol/L的碱溶液，所述的碱为NaOH、KOH或氨水；其中碱的摩尔量为步骤A溶液中M2+与M3+摩尔量之和的1.8-2.5倍，即nOH-＝1.8-2.5(nM2++nM3+)；按照紫外吸收剂与自由基捕获剂的摩尔比值为0.025-39的比例，将这两种原料溶于溶剂中配成总摩尔浓度为0.05-0.5mol/L的溶液，加入到上述碱溶液中形成混合溶液B；其中紫外吸收剂与自由基捕获剂的摩尔量之和与溶液A中M3+摩尔量之和的比值为1-3，即nA+nB＝1-3nM3+；所述的溶剂是除二氧化碳的去离子水或是其与极性溶剂的混合溶剂，所述的极性溶剂是乙醇、乙二醇或丙三醇，根据能溶解所用的紫外吸收剂和自由基捕获剂而选用相应的溶剂。所述的自由基捕获剂为四甲基哌啶类化合物，其化学式如下式所示：式中R1为H或CH3；R2为O-R3-COONa、N-R3-COONa、O-R3-SO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超分子插层结构光稳定剂，其化学通式为：[M

【技术特征摘要】
1.一种超分子插层结构光稳定剂，其化学通式为：[M2+1-xM3+x(OH)2](A-)y(B-)z·cH2O其中x＝y+z，0.2≤x≤0.4,0.01<y<0.39，0.01<z<0.39，c为层间水分子数，0.4<c<1；M2+为Mg2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Fe2+、Cu2+中的任意一种或两种；M3+为Al3+、Co3+、Ti3+、Fe3+、Cr3+中的一种或两种；A-为自由基捕获剂A的阴离子，B-为紫外吸收剂阴离子；所述的自由基捕获剂A为四甲基哌啶类化合物，其化学式如下式所示：式中R1为H或CH3；R2为O-R3-COONa、N-R3-COONa、O-R3-SO3Na或O-R3-SO3Na，其中R3为[CH2]m[C6H6]n，m为1-8之间的整数，n＝0或1；所述的紫外吸收剂B为对氨基苯甲酸钠、对-甲氧基肉桂酸钠、水杨酸钠、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸钠、香豆素-3-羧酸钠、肉桂酸钠、苯并三唑-4-羟基-苯磺酸钠、2-苯基苯并咪唑-5-磺酸钠中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的超分子插层结构光稳定剂，其特征是所述的M2+是Mg2+、Zn2+中的一种，M3+是Al3+。3.一种制备权利要求1所述的超分子插层结构光稳定剂的方法，具体步骤如下：A.称取M2+、M3+的硝酸盐或氯化盐溶于除二氧化碳的去离子水中配制成混合盐溶液A，其中M2+与M3+的摩尔比为2-4，M3+的摩尔浓度为0.05-0.8mol/L；其中M2+为Mg2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Fe2+、Cu2+中的任意一种或两种；M3+为Al3+、Co3+、Ti3+、Fe3+、Cr3+等三价金属阳离子中的一种或两种；B.配制摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐平贵，李殿卿，冯拥军，陈廷伟，赵梦垚，马若愚，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11