受阻胺类光稳定剂770合成工艺研究

受阻胺类光稳定剂 770合成工艺研究

李兆亮

（宿迁联盛科技股份有限公司 江苏宿迁 223800）

摘 要：光稳定剂770（双(2, 2, 6, 6－四甲基－4－哌啶基)癸二酸酯）采用四甲基哌啶醇和癸二酸二甲酯在催化剂催化条件下进行酯交换，经水洗除杂，活性炭脱色后得到含量大于99%的合格产品。770合成受溶剂、催化剂等因素影响，光稳定剂770合成采用的溶剂包括正己烷、正庚烷、二甲苯、甲苯、石油醚，采用的催化剂有甲醇钠、对甲苯磺酸、钛酸四丁酯。通过对不同溶剂、不同催化剂的正交实验，得到最优的溶剂、催化、温度等工艺条件。

关键词：光稳定剂770 溶剂 催化剂

Synthesis of hindered amine light stabilizer 770

Zhao Liang Li

(Suqian Liansheng Technology Co., Ltd., Suqian, Jiangsu 223800)

Abstract: light stabilizer 770 (bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) decanoate) was transesterified with tetramethylpiperidol and dimethyl sebacate under the catalytic condition of catalyst. After water washing and decolorization with activated carbon, a qualified product with a content of more than 99% was obtained. The synthesis of 770 is affected by solvent, catalyst and other factors. The solvents used in the synthesis of light stabilizer 770 include n-hexane, n-heptane, xylene, toluene and petroleum ether. The catalysts used include sodium methoxide, p-toluenesulfonic acid and tetrabutyl titanate. Through orthogonal experiments on different solvents and catalysts, the optimal process conditions such as solvent, catalyst and temperature were obtained.

Key words: light stabilizer 770 solvent catalyst

1 光稳定剂的作用

光稳定剂是一种能够抑制或减弱光照对高分子材料的降解作用，提高高分子材料耐光性的化学物质，其通常可以与抗氧化剂协同使用，以更好的抑制高分子材料的光氧化降解。按照作用机理的不同，光稳定剂通常可以分为自由基捕获剂（主要为受阻胺光稳定剂HALS）、紫外线吸收剂（UVA）、猝灭剂等，从MarketsandMarkets发布的行业报告数据中可以明显的知道，受阻胺光稳定剂是光稳定剂中最主要也是最重要的一类产品。

HALS770是一种低分子量受阻胺光稳定剂，它具有广泛的相容性，易于分散。它为厚截面提供了极好的光稳定性，与传统的紫外线吸收剂相比，HALS-770的有效性较少依赖于聚合物的厚度，因此，UV-770的使用也为具有较高比表面的物品（如薄膜和胶带）提供了良好的光稳定性。

光稳定剂770第一大用途在改性塑料中，改性塑料被广泛应用于电子电气、汽车、家电、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业，以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势。光稳定剂770第二大用途在光伏膜中，2021年光伏胶膜的市场需求量达到20.4亿平方米，2025年光伏胶膜的市场需求量有望达到32.4-39.6亿平方米。光伏胶膜对整个组件质量至关重要，而光稳定剂770是胶膜使用寿命、产品质量稳定性的重要保证。因此，光稳定剂770的需求必然旺盛。

2 实验部分

2.1 主要原料

2.2 实验仪器和设备

2.3 合成机理

（1）反应方程式

癸二酸二甲酯 四甲基哌啶醇 光稳定剂770 甲醇

（2）工艺描述

在2000毫升的四口烧瓶内加入溶剂700毫升溶剂，加入200克癸二酸二甲酯、280克四甲基哌啶醇、催化剂1.5-2.5克，在搅拌状态下逐步升温，升温速度控制在2℃/分钟，过快升温可导致突沸，在升温过程中烧瓶内物料逐渐变得清澈，当温度升到约128℃开始出现回流，甲醇和石油醚进入分水器，持续将甲醇分出体系，待无甲醇采出时，降温至85-90℃，取样检测光稳定剂770含量，分4次向烧瓶内加入80℃热水，每次150毫升，水洗去除过量的四甲基哌啶醇和水溶性杂质。水洗过程烧瓶内维持温度85-90℃，水洗结束后加入5克活性炭搅拌30分钟后趁热过滤，得到770溶液，取样进入气相色谱检测770含量。

3 结果与讨论

3.1 不同溶剂对转化率、透光率

溶剂可以将反应物料溶解，四甲基哌啶醇易发生升华，在溶剂体系内基本不生华，同时酯交换是可逆反应，通过溶剂回流将体系内生成的甲醇带出体系，促进反应向右移动。本组实验验证在相同催化剂条件下，不同溶剂对转化率、透光率影响。催化剂采用甲醇钠，溶剂分别是石油醚（120#）、甲苯、二甲苯、正己烷、正庚烷，其中正己烷做溶剂，体系在75℃开始出现回流，但正己烷带出的甲醇量很少，通过甲醇采出量可以判断反应转化率交底，通过检验，转化率约7.8%；正庚烷采用正庚烷作为溶剂时，虽然溶剂的沸点提高到100℃左右，但改温度点仍达不到酯交换最佳反应温度，转化率约30%；当采用甲苯、二甲苯作为溶剂时，出溜温度达到120℃，转化率达到70-75%；采用120#石油醚作为溶剂，出溜温度达到130℃，转化率达到90%。反应结束后物料经水洗和脱色后，在500nm波长下检测透光率。

表3.1 不同溶剂对转化率和透光率影响

3.2 不同催化剂对转化率、透光率

本组采用石油醚作为溶剂，催化剂分别为：钛酸四丁酯、甲醇钠、对甲苯磺酸，三种催化剂反应体系均为128℃左右出现回流采出甲醇，其中钛酸四丁酯催化剂转化率达到90%、甲醇钠催化剂转化率90%、对甲苯磺酸转化率约75%。在水洗、脱色后在500nm波长下检测透光率，钛酸四丁酯88.9%、甲醇钠99%、对甲苯磺酸85%。

表3.2 不同催化剂对转化率和透光率影响

3.3 无溶剂法

在烧瓶内加入癸二酸二甲酯，加热到80℃，加入四甲基哌啶醇和催化剂，加热至90℃开始有甲醇出溜，但甲醇出流量较少，约是溶剂法的40%。

表3.3 无溶剂法对转化率和透光率影响

3.4 对巴斯夫770产品对比

通过以上实验初步结论，采用120#石油醚和甲醇钠，进行多组实验，实验得到的770进入气相色谱检测，从巴斯夫采购的770进入气相色谱检测，通过对比实验得到770在纯度质量高于巴斯夫。

4 结论

1. 溶剂可以将物料充分溶解，促进反应向目标产物进行，在无溶剂时杂质较多，影响透光率。

2. 光稳定770的酯交换最佳温度在130℃左右，选择高沸点的溶剂有利于反应，同时及时将反应体系的内甲醇移出体系，有利于反应进行。

3. 甲醇钠为最优的催化剂，钛酸四丁酯和甲醇钠有近似的转化率，但是影响透光率。

因此：采用120#石油醚作为溶剂，甲醇钠做催化剂，在130℃蒸馏出石油醚带出甲醇，转化率和透光率达到最佳。

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