CN104788725B - 一种兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂，其分子结构如式（Ⅰ）所示：。本发明还公开了该兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂的制备方法。包括以下步骤：用硅烷偶联剂γ‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）对金红石型TiO2进行表面修饰，得到带环氧基的TiO2；在碱催化条件下，TiO2表面的环氧基与2,4‑二羟基二苯甲酮的对位羟基反应，得到具有紫外线屏蔽与紫外线吸收双重功能的光稳定剂。该双重光稳定剂，是无机紫外屏蔽剂与有机紫外吸收剂的化学键合，既改善了无机粒子与高聚物基体的相容性，又弥补了有机紫外吸收剂耐久性差的不足，能大幅提高其光稳定效果。

Description

一种兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂及其制备方法。
背景技术
随着工业的发展，大气污染日益严重，臭氧层日渐稀薄，辐射到地面的紫外线能量不断增强，且趋于短波化。不仅严重危害人类健康，近年来皮肤癌患者日益增加；而且加剧了高分子材料制品的老化，给生活和生产带来很大损失。这就促使了光稳定剂在防晒化妆品以及高分子材料制品户外应用领域中应用的日益扩大,使其在整个聚合物助剂中的地位愈加突出。
光稳定剂大致可以分为4类，即紫外线吸收剂、光屏蔽剂、猝灭剂和自由基铺获剂。其中紫外线吸收剂，通过自身原子中电子结构的重排，将辐射能转换成热能而耗散于大气，应用最广，发展最迅速。而无机光屏蔽剂能减少紫外线对材料的透射作用，是最经济实用的的添加材料。但紫外线吸收剂作为有机化合物，其耐久性有所不足，不能满足更高的使用要求；而无机光屏蔽剂与聚合物基体又存在相容性差的问题。因此，寻求一种高效、廉价且多功能化的光稳定剂存在很大必要。
发明内容
本发明提供了一种兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂及其制备方法。该双重光稳定剂，是无机紫外屏蔽剂与有机紫外吸收剂的化学键合，既改善了无机粒子与高聚物基体的相容性，又弥补了有机紫外吸收剂耐久性差的不足，能大大提高其光稳定效果。
本发明提供的一种兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂，其分子结构如式(Ⅰ)所示：
本发明所述兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂的制备方法，包括以下步骤：
⑴取一定量金红石型TiO2，于100-130℃的高速混合机中分散预热，向其中缓慢加入相应比例的硅烷偶联剂KH560水解液，高速混合0.5-1h,得到带环氧基的改性TiO2,如式(Ⅱ)所示：
⑵将步骤(1)所得TiO2加入到90-120℃的2,4-二羟基二苯甲酮、有机溶剂溶液中，以碱为催化剂，反应1.5-3h，反应方程式如式(Ⅲ(所示，得到式(Ⅰ)所示产物。
所述步骤(1)中硅烷偶联剂KH560的用量为金红石型TiO2质量的1～5％。
所述步骤(1)中金红石型TiO2的粒径范围为10nm～50μm。
所述步骤(2)中改性TiO2与2,4-二羟基二苯甲酮的质量比为15-50：1。
所述步骤(2)中有机溶剂为环己酮、乙酸丁酯和二甲基甲酰胺(DMF)中的一种或几种的混合物，其用量以没过反应物为宜。
所述步骤(2)中碱催化剂为KOH、NaOH和K2CO3中的一种或几种的混合物，碱催化剂与2,4-二羟基二苯甲酮的摩尔比为0.5-1。
本发明具有的有益效果是：
2,4-二羟基二苯甲酮作为紫外线吸收剂，其最大吸收波长范围为280-340nm，但其光稳定效果并不突出。金红石型TiO2既能吸收紫外线，又能反射、散射紫外线，还能透过可见光，是性能优越、极有发展前途的物理屏蔽型的紫外线防护剂，但其与高聚物基体的相容性差。本发明将无机紫外屏蔽剂与有机紫外吸收剂进行化学键合，既改善了无机粒子与高聚物基体的相容性，又弥补了有机紫外吸收剂耐久性差的不足，能大大提高其光稳定效果。
具体实施方式
下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。
实施例一
(1(取3000g粒径100nm的金红石型TiO2，于100-130℃的高速混合机中分散预热，向其中缓慢加入比例为3％的硅烷偶联剂水解液，高速混合0.5-1h,得到带环氧基的改性TiO2。
(2(将10g 2,4-二羟基二苯甲酮、1.5g KOH、适量环己酮混合均匀，升温至105℃，加入300g改性TiO2，反应2h，得到兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂。
实施例二
(1(取3000g粒径10μm的金红石型TiO2，于100-130℃的高速混合机中分散预热，向其中缓慢加入比例为1.25％的硅烷偶联剂水解液，高速混合0.5-1h,得到带环氧基的改性TiO2。
(2)将10g 2,4-二羟基二苯甲酮、4.2g K2CO3、适量二甲基甲酰胺混合均匀，升温至100℃，加入200g改性TiO2，反应3h，得到兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂。

Claims (6)

1.一种兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂的制备方法，包括以下步骤：
⑴取一定量金红石型TiO2，于100-130℃的高速混合机中分散预热，向其中缓慢加入相应比例的硅烷偶联剂KH560水解液，高速混合0.5-1h,得到带环氧基的改性TiO2,如式(Ⅱ)所示：
⑵将步骤(1)所得TiO2加入到90-120℃的2,4-二羟基二苯甲酮、有机溶剂溶液中，以碱为催化剂，反应1.5-3h，反应方程式如式(Ⅲ)所示，得到式(Ⅰ)所示产物；
2.根据权利要求1所述兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中硅烷偶联剂KH560的用量为金红石型TiO2质量的1～5％。
3.根据权利要求1所述兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中金红石型TiO2的粒径范围为10nm～50μm。
4.根据权利要求1所述兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中改性TiO2与2,4-二羟基二苯甲酮的质量比为15-50：1。
5.根据权利要求1所述兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中有机溶剂为环己酮、乙酸丁酯和二甲基甲酰胺(DMF)中的一种或几种的混合物，其用量以没过反应物为宜。
6.根据权利要求1所述兼具紫外线屏蔽与吸收功能的光稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中碱催化剂为KOH、NaOH和K2CO3中的一种或几种的混合物，碱催化剂与2,4-二羟基二苯甲酮的摩尔比为0.5-1。
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