一種液體單雙酯混合型受阻胺光穩(wěn)定劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種受阻胺類光穩(wěn)定劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類生活質(zhì)量以及生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，高分子材料已廣泛應(yīng)用于人類 社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，但是高分子材料在加工、儲(chǔ)存以及使用的過程中受到光、氧、空氣等 的共同作用會(huì)發(fā)生發(fā)黃、變脆、褪色等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為高分子材料的老化或者降解。
[0003] 光穩(wěn)定劑是一類能夠干預(yù)高分子材料光誘導(dǎo)降解物理化學(xué)過程的化合物，是最常 用的一種高分子材料添加助劑。光穩(wěn)定劑的主要品種主要包括：二苯甲酮類、苯丙三唑類、 三嗪類紫外線吸收劑，鎳鹽類激發(fā)態(tài)淬滅劑和受阻胺類光穩(wěn)定劑（HALS)。其中受阻胺類光 穩(wěn)定劑自問世以來就以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的性能受到廣泛的關(guān)注。
[0004]目前國內(nèi)受阻胺光穩(wěn)定劑的發(fā)展尤其是優(yōu)良非聚合型低分子量的受阻胺光穩(wěn)定 劑因其優(yōu)良的性能已經(jīng)有了較快的發(fā)展。但是現(xiàn)在國內(nèi)非聚合型受阻胺光穩(wěn)定劑的工藝、 技術(shù)研究多停留在較淺的層面，很少有研發(fā)機(jī)構(gòu)或者企業(yè)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。隨著現(xiàn) 在光穩(wěn)定劑行業(yè)競爭日趨激烈，尋找一種新型的節(jié)能并且顯著提高生產(chǎn)產(chǎn)率的生產(chǎn)工藝或 者技術(shù)將對(duì)提高傳統(tǒng)非聚合型的光穩(wěn)定劑的經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及市場競爭力具有潛在的價(jià)值。
[0005] 本專利公開了一種受阻胺類混合癸二酸酯光穩(wěn)定劑的新型制備工藝，該光穩(wěn)定劑 由1-甲基-8-(1，2, 2, 6, 6-五甲基-4-哌啶）癸二酸酯（簡稱單酯）與雙（1，2, 2, 6, 6-五 甲基-4哌啶基）癸二酸酯（簡稱雙酯）按一定比例組成的混合光穩(wěn)定劑（以下均稱為單雙 酯混合光穩(wěn)定劑），外觀為淡黃色粘稠液體，熔點(diǎn)為20°C，沸點(diǎn)220°C，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：
[0006]
[0007] 該單雙酯混合光穩(wěn)定劑可通用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS和各種工程塑料 中；該單雙酯混合光穩(wěn)定劑易溶于有機(jī)溶劑，與涂料的相容性較好，可廣泛應(yīng)用于涂料、油 墨等領(lǐng)域，有效地保護(hù)涂層在日光爆曬下保持光澤，避免龜裂、產(chǎn)生斑點(diǎn)、發(fā)生爆裂和表面 剝離等缺陷的產(chǎn)生；該混合雙酯光穩(wěn)定劑與紫外線吸收劑具有優(yōu)良的協(xié)同效應(yīng)，擴(kuò)大了其 應(yīng)用范圍。
[0008]目前國內(nèi)外已報(bào)道的單雙酯混合物的合成方法主要有以下幾種：1、酰氯化反應(yīng)。 專利EP79310公開了以癸二酸、1，2, 2, 6, 6-五甲基哌啶醇為原料在50°C下通過酰氯化反應(yīng) 制備單雙酯混合光穩(wěn)定劑的方法，此方法反應(yīng)時(shí)間為27h，收率為70 % -80 %，反應(yīng)溫度較 低，能耗較少，但是反應(yīng)過程比較繁瑣、步驟較多、反應(yīng)時(shí)間長、收率低、副反應(yīng)多以及反應(yīng) 過程中使用的酰氯試劑對(duì)環(huán)境會(huì)造成一定的污染，因此不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；2、酯化 反應(yīng)。專利DE2258752公開了一種以癸二酸、1，2, 2, 6, 6-五甲基哌啶醇為原料在140°C下 通過酯化反應(yīng)制備單雙酯混合光穩(wěn)定劑的方法，反應(yīng)時(shí)間60h。這種方法相對(duì)比較簡單，但 這種方法反應(yīng)時(shí)間較長而且產(chǎn)率相對(duì)較低，因此也不利于工業(yè)化生產(chǎn)；3、酯交換反應(yīng)。鄧義 等人以癸二酸二甲酯、1，2, 2, 6, 6-五甲基哌啶醇為原料，鈦酸四異丙酯為催化劑，在180°C 下通過酯交換反應(yīng)合成了單雙酯混合光穩(wěn)定劑，反應(yīng)時(shí)間6h，產(chǎn)物收率達(dá)93. 3%。這種方 法反應(yīng)簡單、收率高、環(huán)境污染性較低、反應(yīng)時(shí)間較短，因此是目前制備單雙酯混合光穩(wěn)定 劑較為理想的方法之一。
[0009] 近年來，采用酯交換法制備單雙酯混合型光穩(wěn)定劑的研究重點(diǎn)在于高效型催化 劑的選擇以及反應(yīng)條件的優(yōu)化方面。專利JP03284666公開了以二丁基氧化錫為催化劑， 180°C下反應(yīng)12h制備單雙酯混合光穩(wěn)定劑的方法，產(chǎn)物收率達(dá)90% ;專利JP63198662報(bào) 道了以甲醇鈉作為催化劑，甲苯作為溶劑，在140°C下反應(yīng)16h，制備單雙酯混合光穩(wěn)定劑 的方法，產(chǎn)物收率為86% ;唐蓉萍等人以價(jià)格低廉的固體氫氧化鈉作為催化劑，二甲苯為溶 劑，在150°C下反應(yīng)10~llh，制備了單雙酯混合光穩(wěn)定劑，產(chǎn)物收率為90%。
[0010] 但是，目前公開的采用酯交換方法制備單雙酯混合型光穩(wěn)定劑的文獻(xiàn)報(bào)道中多存 在：1、反應(yīng)溶劑沸點(diǎn)較高。反應(yīng)在高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑中進(jìn)行，后期溶劑較難除去；2、反應(yīng)溫度 高。反應(yīng)溫度高一方面會(huì)導(dǎo)致能耗增高，增加生產(chǎn)成本；另一方面反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量不 易散失，易導(dǎo)致產(chǎn)物顏色加深，影響產(chǎn)物品質(zhì)；3、催化劑選擇。目前酯交換反應(yīng)使用較多的 為有機(jī)鈦酸四異丙酯、有機(jī)錫類催化劑或者無機(jī)酸、堿催化劑兩大類，其中鈦酸四異丙酯、 有機(jī)錫等有機(jī)催化劑的后處理過程會(huì)產(chǎn)生大量的污水，對(duì)環(huán)境污染較大；而無機(jī)酸、堿催化 劑對(duì)設(shè)備的腐蝕性較大，將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物純度降低，產(chǎn)品質(zhì)量下降；4、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。這一 缺陷主要是由于混合酯類光穩(wěn)定劑單、雙酯比例控制不穩(wěn)定導(dǎo)致的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明旨在提供一種新型單雙酯混合受阻胺光穩(wěn)定劑的合成工藝，具體是一種采 用新型固體催化劑，通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝達(dá)到制備環(huán)境污染小、工藝簡單、操作方便、產(chǎn)品質(zhì) 量好的單雙酯混合光穩(wěn)定劑的生產(chǎn)方法。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
[0013] -種單雙酯混合受阻胺光穩(wěn)定劑的制造工藝，所述的方法包括如下步驟：
[0014] (1)氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以癸二酸二甲酯、1，2, 2, 6, 6-五甲基哌啶醇為原料，在無溶 劑條件下進(jìn)行酯交換反應(yīng)，癸二酸二甲酯、1，2, 2, 6, 6-五甲基哌啶醇的用量摩爾比為 1:1. 6~1.9,催化劑用量為原料總質(zhì)量的0. 1~0.3wt. %，溫度升至110~120°C時(shí)加 入催化劑，常壓反應(yīng)1~2h，然后升高溫度至130~140°C，反應(yīng)釜內(nèi)抽取真空，真空度 為-0. 06~-0. 09Mpa，繼續(xù)反應(yīng)時(shí)間為2~4h。
[0015] (2)反應(yīng)后，溶液倒入分液漏斗，加入適量酸溶液，使用熱水洗滌有機(jī)層，分液得有 機(jī)層。其中酸溶液為草酸或醋酸等弱酸，洗滌熱水溫度為80~100°C。
[0016] (3)使用有機(jī)溶劑洗滌有機(jī)層，過濾得濾液，濾液脫色處理后減壓蒸餾回收有機(jī)溶 劑，得產(chǎn)物。其中有機(jī)溶劑為甲醇或乙醇。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極的效果在于：
[0018] 1、本發(fā)明采用一種新型固體催化劑催化反應(yīng)，催化劑用量為原料總質(zhì)量的0. 1~ 0.3wt. %。與目前大量使用的鈦酸四異丙酯、有機(jī)錫以及無機(jī)酸堿催化劑相比，本工藝采用 的新型固體催化劑催化性能更強(qiáng)，反應(yīng)速度更快，故反應(yīng)可以在較低的溫度和較短的反應(yīng) 時(shí)間內(nèi)完成，降低了生產(chǎn)過程中的能耗以及生產(chǎn)周期。同時(shí)，該固體催化劑加入量少，在后 續(xù)處理中容易與產(chǎn)物分離，產(chǎn)生廢水少，產(chǎn)物收率、純度高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0019] 2、本發(fā)明合成的單雙酯混