紫外线吸收剂的稀土配位化学改性研究

《紫外线吸收剂的稀土配位化学改性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、紫外线吸收剂的稀土配位化学改性研究吴茂英广东工业大学轻工化工学院报告内容1研究背景2UVA-稀土配合物的合成3形成稀土配合物对UVA物理持久性的影响4形成稀土配合物对UVA化学稳定性的影响5形成稀土配合物对UVA光稳定效能的影响6UVA-稀土配合物的光稳定作用机理1研究背景1.1聚合物光老化与光稳定1.1.1光老化现象光老化大大影响了聚合物材料户外使用的经济性和环保性，限制了其应用范围。1研究背景1.1.2光老化机理聚合物本体结构单元、残留催化剂、合成和加工过程氧化产生的羰基、羧基、（氢）过氧化物、溶解氧、电荷转移配合物等杂质，吸收太阳紫外线，受激形成激发态，离解产

2、生活性自由基，引发发生链锁式自由基反应，导致聚合物链断裂、氧化和交联等。1研究背景1.1.3光稳定方法根据上述光老化机理，通过以下作用可抑制聚合物光老化，赋予聚合物光稳定性：(1)紫外线屏蔽(LS)；(2)紫外线吸收(UVA)；(3)激发态猝灭(Q)；(4)氢过氧化物分解(HD)；(5)自由基捕获(S)。1研究背景1.2光稳定剂研发进展1.2.1传统光稳定剂及其功能20世纪50～70年代已先后开发出具有上述光稳定作用功能的光稳定剂，按其主要光稳定功能的不同，分别称为：(1)光屏蔽剂；(2)紫外线吸收剂；(3)激发态猝灭剂；(4)氢过氧化物分解剂；(5)自由基捕获剂。1

3、研究背景1.2.2传统光稳定剂的性能特点根据聚合物光老化机理和传统光稳定剂的光稳定功能，似乎它们的联用已足以为聚合物构筑一个非常完善的光稳定体系。但是，这些光稳定剂实际上只能适用于特定应用条件和环境下某些品种聚合物材料的光稳定。这是因为它们的应用性能都存在明显的美中不足之处。1研究背景1.2.3光稳定剂改进研究进展鉴于传统光稳定剂存在明显的性能缺陷，为适应聚合物新品种不断涌现、户外应用领域不断扩大而使用环境又不断恶化而提出的越来越高的技术、环保和经济性能要求，国内外有关光稳定剂的研究一直非常活跃。含镍配合物曾经是光稳定剂开发研究最热门的领域，但20世纪80年代以后，由

4、于其毒性和环境污染问题引起关注，有关的研究已迅速降温，取而代之的是紫外线吸收剂和受阻胺光稳定剂的改性研究日趋活跃。1研究背景遗憾的是，目前已开发的改性方法在取得一定改进效果的同时也带来不少新的问题。如何调和这些矛盾以获得最佳的改性效果已成为有关研究的焦点。根据已有的研究结果，单就技术性能优化而言，精心设计和构建分子结构是重要的解决办法，例如将单体型和聚合型高分子量产品的分子量分别控制在500～600和2700左右。但这又导致这些本来就涉及较复杂合成过程的改性技术的实施难度进一步加大，成本提高，并且产品性能稳定性难于控制。可能正因为这些不足使许多情况下这些有机和高分子化

5、学改性所能达到的综合技术经济性能改进并不令人满意，因此，虽然已发表的研究报道不少，但实现工业化生产并得到较好推广应用的成果不多。由此可见，发展光稳定剂还需拓宽思路，探索新的途径。笔者最近发现，对紫外线吸收剂（UVA）进行稀土配位化学改性获得高综合性能光稳定剂的有效途径。2UVA-稀土配合物的合成研究表明，邻羟基二苯甲酮类紫外线吸收剂（HBP）作为含氧二齿配体，可按下述反应原理在适当溶剂中与稀土离子（RE3+）形成与有机介质相容性良好的稳定配合物：RE3++3HBP+OH-—→RE(BP)3+3H2O合成工艺简单，产率高，无污染性废物排放。形成稀土配合物3对UVA物理持

6、久性的影响常用的常规分子量有机化合物型光稳定剂（UVA和HALS）存在挥发性大、易喷霜、易被介质抽出等缺点。由于光稳定剂主要应用于户外使用聚合物材料，它们在加工和使用过程必须经受热和风雨的作用，而光稳定剂的用量在很多情况下可能超过其在使用温度下的平衡溶解度，因此易挥发、喷霜、被溶剂抽出的光稳定剂在聚合物中的含量将会在加工和使用过程中不断降低，从而导致光稳定持久性下降。研究结果表明，稀土配位化学改性可有效改进UVA的物理持久性。形成稀土配合物3对UVA物理持久性的影响3.1耐热挥发性光稳定剂的耐热挥发性可通过跟踪含试样聚碳酸酯薄膜受热时紫外吸收强度的变化来表征，其热挥发

7、损失率可按下式由吸光度实验数据计算：式中E——光稳定剂热挥发损失率，%；A0——试验前试片在所含光稳定剂λmax处的吸光度；A——试验后试片在所含光稳定剂λmax处的吸光度。形成稀土配合物3对UVA物理持久性的影响理论上，UV吸收剂通过形成配合物，尤其形成稀土配合物，由于分子量大大提高，其耐热挥发损失能力将可相应得到有效改进。右表所示的实验结果证实了这一有利效应。形成稀土配合物3对UVA物理持久性的影响3.2耐喷霜性由于溶解度随温度的提高而增大，而聚合物通常要在比使用温度高出约150~300℃的较高温度下进行加工，因此，在加工时添加剂能完全溶解于聚合