助剂化学课件五 光稳定剂3
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《光稳定剂》课件
寿命。
橡胶
橡胶制品在户外使用时容易受到紫外线的 影响而发生降解，因此光稳定剂在橡胶制 品中也有广泛应用，如轮胎、输送带等。
其他高分子材料
光稳定剂还可应用于合成纤维、粘合剂、 密封剂等高分子材料的生产中，以提高其 耐久性和稳定性。
02
光稳定剂的作用机理
光氧化反应
光氧化反应是光与物质相互作用引发的氧化反应，是光化学反应的一种形式。在 光的作用下，物质分子吸收光能，由基态跃迁至激发态，激发态不稳定，容易发 生化学反应或能量转移。
氧化偶联法
总结词
氧化偶联法是一种通过氧化偶联反应合成光稳定剂的方法，涉及将两个有机分子通过氧 化偶联连接在一起。
详细描述
氧化偶联法通常涉及将两个有机分子在氧化剂的作用下进行反应，生成新的碳碳键或碳 杂键。在氧化偶联反应中，需要选择适当的氧化剂和反应条件，以确保获得高纯度的产
品。
04
光稳定剂的性能评价
热稳定性
热稳定性是指光稳定剂在高温条件下 保持稳定的能力。良好的热稳定性有 助于防止光稳定剂在加工过程中分解 ，从而提高产品的稳定性。
热稳定性的评价通常通过加热试验、 热重分析等方法进行，以检测光稳定 剂在不同温度下的稳定性表现。
光稳定性
光稳定性是指光稳定剂能够吸收和散射光线，防止材料受到紫外线照射而老化的能力。光稳定性越强 ，材料在阳光下保持颜色的持久性越好。
光稳定剂
目录
• 光稳定剂简介 • 光稳定剂的作用机理 • 光稳定剂的合成方法 • 光稳定剂的性能评价 • 光稳定剂的发展趋势与展望 • 光稳定剂的未来市场预测
01
光稳定剂简介
定义与特性
定义
光稳定剂是一种能够抑制或减缓塑料 、橡胶等高分子材料在光照条件下发 生降解的添加剂。
橡胶
橡胶制品在户外使用时容易受到紫外线的 影响而发生降解，因此光稳定剂在橡胶制 品中也有广泛应用，如轮胎、输送带等。
其他高分子材料
光稳定剂还可应用于合成纤维、粘合剂、 密封剂等高分子材料的生产中，以提高其 耐久性和稳定性。
02
光稳定剂的作用机理
光氧化反应
光氧化反应是光与物质相互作用引发的氧化反应，是光化学反应的一种形式。在 光的作用下，物质分子吸收光能，由基态跃迁至激发态，激发态不稳定，容易发 生化学反应或能量转移。
氧化偶联法
总结词
氧化偶联法是一种通过氧化偶联反应合成光稳定剂的方法，涉及将两个有机分子通过氧 化偶联连接在一起。
详细描述
氧化偶联法通常涉及将两个有机分子在氧化剂的作用下进行反应，生成新的碳碳键或碳 杂键。在氧化偶联反应中，需要选择适当的氧化剂和反应条件，以确保获得高纯度的产
品。
04
光稳定剂的性能评价
热稳定性
热稳定性是指光稳定剂在高温条件下 保持稳定的能力。良好的热稳定性有 助于防止光稳定剂在加工过程中分解 ，从而提高产品的稳定性。
热稳定性的评价通常通过加热试验、 热重分析等方法进行，以检测光稳定 剂在不同温度下的稳定性表现。
光稳定性
光稳定性是指光稳定剂能够吸收和散射光线，防止材料受到紫外线照射而老化的能力。光稳定性越强 ，材料在阳光下保持颜色的持久性越好。
光稳定剂
目录
• 光稳定剂简介 • 光稳定剂的作用机理 • 光稳定剂的合成方法 • 光稳定剂的性能评价 • 光稳定剂的发展趋势与展望 • 光稳定剂的未来市场预测
01
光稳定剂简介
定义与特性
定义
光稳定剂是一种能够抑制或减缓塑料 、橡胶等高分子材料在光照条件下发 生降解的添加剂。
第五章 光稳定剂 助剂导论课件
RH RH
ROOH + R + OOH ROH + R H2O
+
R
链终止
R
+
R
+
R R ROOR OR
+
2 ROO
O2
+
ROO
ROR
O2
不同结构的Polymer对光老化抵抗力不同 “=” 易被激发引起氧化 “—” 对光稳定
5.2.2 引发光降解的重要因素
内因：光敏性杂质是高分子材料光降解的重要引 发源。 外因：离子辐射，超声波、热、机械加工
猝灭剂 又称减活剂or消光剂or激发态猝灭剂 本身对紫外光的吸收能力很低，在稳定过程中不 发生较大的变化 能转移聚合物分子因吸收紫外线后产生的激发态 能，防止聚合物因吸收紫外线而产生游离基 第三道防线
形式：1、A*+Q→A+Q*→Q 2、A*+Q→[A—Q]* →光物理过程 包括：Fe、Co、Ni的有机络合物
紫外线吸收剂 应用最广 选择性地吸收紫外光，并以能量转换形式，将吸 收的能量以热能or低能辐射释放，从而阻止聚合 物吸收能量发生激发。 构成第二道防线 包括：二苯甲酮、水杨酸酯、苯并三唑
二苯甲酮
O R
H
O C R'
吸收能量
发生热振动，氢键破坏，螯合环打开，光→热能
O 受激发，产生互变异够，生成烯醇式结构 C
1.
1O 参与光降解反应 2
O2：基态—三线态
激发态
高能态
低能态
基态O2能有效猝灭激发态分子，自身受激成为1O2。 A*+ O2→ A + 1O2 ep:
hv * O2
高分子材料助剂课件
隔离作用 “溶剂化”
相互作用
4
二、增塑剂
增塑过程
1.润湿和表面吸咐 增塑剂分子进入树脂孔隙并填充其孔隙。 2.表面溶解 增塑剂先溶解溶胀聚合物表面的分子，当聚合物表面有悬浮聚合残留的胶体时，能延 长诱发阶段。 3.吸咐作用 树脂颗粒由外部慢慢地向内部溶胀，产生了很强的内应力，表现为树脂和增塑剂的总 体积减少。 4.极性基的游离 增塑剂掺入到树脂内，并局部改变其内部结构，溶解了许多特殊的官能团，反应为增 塑剂被吸咐之后，介电常数比起始混合物高。这一过程受温度和活化能大小的影响。 5.结构破坏 干混料中的增塑剂是以分子束的形式存在于高分子或者链段之间。当体系受到较高能 量如加热至160----180oC,或者将其辊炼。聚合物的结构将会破坏，增塑剂便会渗入到 该聚合物的分子束中。 6.结构重建 增塑剂与聚合物的混合物加热到流动态而发生塑化后，再放冷，会形成一种有别于原 聚合物的结构。这一结构表现出较高的韧性，但结构形成往往需要一段时间。
9
三、抗氧剂 2、酚类抗氧剂的作用 大多数酚类抗氧剂的结构中都含有一种位阻酚，它有一 个烷基长链，就象有一个独特的分子“臂”相连。这个分子 “臂”可以改进溶解性或提高活性。
酚类化合物可提供氢原子给烷氧自由基、碳自由基和过 氧化自由基。这个反应中产生的酚类自由基处于稳定共振态， 反应活性极小。所生成的已“失活”的化合物，包括烃类和醇 类，这些都是从聚丙烯或聚乙烯中形成的。
10
三、抗氧剂 3、胺类抗氧剂 胺类抗氧剂在一些应用领域甚至优于酚类抗氧剂的抗氧 化效果。胺类抗氧剂最大的缺点是具有变色性和污染性，会使 聚合物变色，限制了它的应用范围。所以胺类抗氧剂大都应用 于深色或黑色的橡胶和塑料制品中。 胺类抗氧剂如同酚类抗氧剂一样，也是氢原子提供者。 和氮原子相连的氢原子是最活泼的，如下图所示。
稳定类助剂分解.pptx
另一种是在加工制品前进行配方时 加入，以满足制品对抗氧和耐候较高的 要求，如长寿大棚膜、汽车保险杠等。
第32页/共42页
第三节 光稳定剂
一、塑料的光老化 1.太阳辐射
据统计，到达地球表面的太阳光中，紫外线（290～400nm）占5%，可见 光（400～800nm）占40%，红外线占55%。随着季节和气候的变化，这三部分 射线所占的比例也会略有变化。
第8页/共42页
大分子链通过分解，相对分子质量大幅度下降，从而导致了力学性能的降低； 另一方面，在反应过程中由于无序的交联，往往形成无序网状结构，又使
相对分子质量增大，并导致聚合物材料变硬、脆化等。 同时氧化产生的极性基团会引起光降解。
氧化的结果是：分解而粉化；交联而脆化。 均使材料失去使用性能。
（也有一定吸收作用）；而TiO2与ZnO为白色颜料，对光线有反射作用。炭黑的效力 最大，如在PP中加入2%的炭黑，寿命可达30年以上。
第36页/共42页
2.紫外线吸收剂 这是目前应用最广的一类光稳定剂。它能强烈地、选择性地吸收高能量的紫外
线，并以能量转换形式，将吸收的能量以热能或无害的低能辐射释放出来或消耗掉。 二苯甲酮类光稳定 剂：
金属离子钝化剂：能够钝化金属离子催化氧化老化过程的物质。
第14页/共42页
（1）亚磷酸酯 在低温下，亚磷酸酯是一类很好的过氧化物分解剂。目前，已在塑料和橡
胶工业中大量使用。一般认为，亚磷酸酯与过氧化物反应使其还原为醇，本身 被氧化成磷酸酯，反应式如下：
P(OR’)3 + ROOH → ROH + O=P(OR’)3
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2．塑料老化的影响因素 概括起来影响塑料老化的因素不外乎两个方面，即内在因素和外在因素。
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第三节 光稳定剂
一、塑料的光老化 1.太阳辐射
据统计，到达地球表面的太阳光中，紫外线（290～400nm）占5%，可见 光（400～800nm）占40%，红外线占55%。随着季节和气候的变化，这三部分 射线所占的比例也会略有变化。
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大分子链通过分解，相对分子质量大幅度下降，从而导致了力学性能的降低； 另一方面，在反应过程中由于无序的交联，往往形成无序网状结构，又使
相对分子质量增大，并导致聚合物材料变硬、脆化等。 同时氧化产生的极性基团会引起光降解。
氧化的结果是：分解而粉化；交联而脆化。 均使材料失去使用性能。
（也有一定吸收作用）；而TiO2与ZnO为白色颜料，对光线有反射作用。炭黑的效力 最大，如在PP中加入2%的炭黑，寿命可达30年以上。
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2.紫外线吸收剂 这是目前应用最广的一类光稳定剂。它能强烈地、选择性地吸收高能量的紫外
线，并以能量转换形式，将吸收的能量以热能或无害的低能辐射释放出来或消耗掉。 二苯甲酮类光稳定 剂：
金属离子钝化剂：能够钝化金属离子催化氧化老化过程的物质。
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（1）亚磷酸酯 在低温下，亚磷酸酯是一类很好的过氧化物分解剂。目前，已在塑料和橡
胶工业中大量使用。一般认为，亚磷酸酯与过氧化物反应使其还原为醇，本身 被氧化成磷酸酯，反应式如下：
P(OR’)3 + ROOH → ROH + O=P(OR’)3
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2．塑料老化的影响因素 概括起来影响塑料老化的因素不外乎两个方面，即内在因素和外在因素。
助剂化学课件五 光稳定剂2
OH O CO
OH
CH3
O
OC
CH3
如紫外吸收剂UV-BAD可吸收波长350nm以下的紫外 线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ各种树脂的相容性好，价格低廉，可用于聚乙烯， 聚丙烯等聚烯烃制品。
5.3.3 苯并三唑类
苯并三唑类化合物采用带不同取代基德邻硝基重氮苯 的还原环化制备。例 UV-P
ONa
OH
N
H+
N
N N
N
N
CH3
例：光稳定剂NBC
S
C4H9
NCS
Ni
C4H9
2
是稳定剂NBC为深绿色粉末，可用于聚丙烯纤维薄膜， 合成橡胶，具有十分优良的光稳定作用。
3 膦酸单酯镍型
OC2H5
HO
H2 CP
O-
Ni2+.xH2O
+
2NaCl
O
光稳定剂2002 为淡黄色或淡绿色粉末，对光和热的稳定 性高，相容性好，耐抽提，着色性好，对纤维和薄膜有优 良的稳定作用。
1. 苯甲酰氯法 以UV-9为例
HO O C
OCH3
UV-9应用广泛，能有效吸收290~400nm的紫外线， 不吸收可见光，适于浅色透明制品。
2 苯甲酸法 以UV-537为例
OH O
C
OC8H17
UV-531强烈吸收300~375nm的紫外线域大多数 聚合物相容，无色，主要用于聚烯烃。
机理：通过顺反异构的变化吸收能量。所以吸收指数低， 只能吸收310~320nm范围内的紫外光，但因不含酚式 羟基，具有良好的化学稳定性和聚合物相容性。
CN CC
OC2H5 O
N-35强烈吸收波长为270~350nm的紫外线，耐碱性 好，适用于聚氯乙烯，缩醛树脂，环氧树脂等，尤其适 于硬质和软质聚氯乙烯制品。
第五章光稳定剂
21
2．紫外线吸收剂
这是目前应用最广的一类光稳定剂，它能强烈地、
选择性地吸收高能量的紫外光，而自身又具有高
度的耐光性，并以能量转换形式，将吸收的能量
以热能或无害的低能辐射释放出来或耗掉，从而
防止聚合物中的发色团吸收紫外线能量随之发生
激发。具有这种作用的物质称为紫外线吸收剂。
22
紫外线吸收剂所包括的化合物类型比较广泛，但
道防线，每一道防线都可抑制紫外线的破坏作用。在设计
防护配方时，具体选哪种稳定剂，设置一道还是多道防线， 要视制品的要求和使用环境而定。 2、按化学结构分类，可分为： 水杨酸酯类、苯甲酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、三 嗪类、取代丙烯腈类、草酰胺类定剂是紫外线吸收剂和受
4
再如聚丙烯制品，如果不作稳定化处理，其户外 使用寿命只有几个月，大大影响了材料户外使用 的经济性和环保性，限制了其应用范围。 因此，研究弄清聚合物材料发生光老化作用的原 因及其具体物理－化学机理，并在此基础上研究 开发出有效的聚合物材料光稳定方法，对于聚合
物材料工业及相关行业的发展具有重要的意义。
实践中行之有效的聚合物光稳定方法是使用各种
光稳定剂。
14
光稳定剂：凡能抑制或减缓光降解过程进行的措 施，称为光稳定。所加入的物质称光稳定剂或紫 外光稳定剂。 光稳定剂对于防止或减缓塑料老化，延长其贮存 和使用寿命是十分有效的。用极少量（0.01%～ 0.5%）就可达到目的。
15
四、光稳定剂的分类
稳定过程都是从阻止光引发的角度赋予聚合物光
稳定性功能.。
27
第三节
光稳定剂的主要品种 及应用
一、光稳定剂的主要品种 1、二苯甲酮类 二苯甲酮类光稳定剂是邻羟基二苯甲酮的衍生物， 有单羟基、双羟基、三羟基、四羟基等衍生物。
光稳定剂ppt课件
精选
10
自由基捕获剂
• 这类光稳定剂能捕获高分子中所生成的活 性自由基，从而抑制光氧化过程，达到光 稳定目的。主要是受阻胺光稳定剂 （HALS）。HALS是发展最快、最有前途 的异类新型高小光稳定剂，在国际上年平 均需求增长率为20%~30%。
精选
11
光稳定剂的应用原则
• 树脂的敏感波长与紫外线吸收剂的有效吸 收波长的一致性
组员
精选
15
苯并三唑类可 吸收300400nm的光， 400nm以上的 不吸收，不会 带色，热稳定 性好，但价格 昂贵。
8• UV-P吸收波长2源自0-380nm紫外线不吸收可 见光，着色性小，主要用于PVC、PS、UP 等
• UV-326吸收波长270-380nm,稳定效果好。 对金属离子不敏感、挥发性小，有抗氧作 用初期易着色
剂
（UV-TBS),水杨
酸双酚A脂（UV-
BAD)
UV-531能吸收 UV-TBS廉价紫
300-375nm紫外 外线吸收剂，性
线，有很好的相 能良好用于PVC
容性，挥发性低， PE PUR，用量
几乎无色。主要 0.2-0.5，UV-
用于聚烯烃，用 BAD相容性好廉
量为0.5份
价，可用于PE
PP
含氯树脂 精选
• 主要稳定剂：炭黑、二氧化钛、氧化锌。
精选
6
紫外线吸收剂
• 能吸收高能量的紫外 线，并以能量转换形 式，将吸收的能量以 热能释放出来或消耗。 工业上一般使用二苯 甲酮类、水杨酸类和 苯并三唑类。
精选
7
二苯甲酮类
水杨酸
苯并三唑类
UV-9和UV-531为 主要品种水杨酸 UV-P、UV-
第5章光稳定剂
23
② UV-531（ 2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮）：能强烈吸收 300~375nm的紫外线，与大多数聚合物相容、特别是与聚烯 烃有很好的相容性，挥发性低，几乎无色。主要用于聚烯烃， 也用于乙烯基树脂，PS、纤维素塑料、聚酯、聚酰胺等塑料、 纤维及涂料。用量为0.5份左右。
24
（2） 水杨酸苯酯类 ➢水杨酸苯酯是最早的紫外线吸收剂，其优点是价格便宜， 而且与树脂的相容性较好。缺点是紫外线吸收率低，而且 吸收波段较窄(340nm以下)。本身对紫外光不甚稳定，光照 后发生重排而明显地吸收可见光，使制品带色。 ➢可用于聚乙烯、聚氯乙烯、聚偏乙烯、聚苯乙烯、聚酯、 纤维素等。UV-TBS和UV-BAD是其典型代表。
21
22
① UV-9（2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮）:能有效吸收290~400nm 的紫外光，但几乎不吸收可见光，所以适用于浅色透明制品。 对光、热稳定性良好。在200℃时不分解，但升华损失较大。 可用于油漆和各种塑料。对软、硬质PVC、聚酯、PS、丙烯酸 树脂和浅色透明木材家具特别有效，用量为0.1~0.5份。
➢应用最多的有二苯甲酮类、水杨酸酯类和苯并三唑类等。
O OH C
HO
R1
N
N
OR R=H 或 CH3~C12H25
X
N
R2
X=H,Cl
R1=CH3~C8H17, 支链烷基
R2=H, 支链烷基
邻羟基二苯甲酮
邻羟基苯并三唑
➢紫外线吸收剂的应用为塑料的光稳定化设置了第二道防线。 17
（3） 猝灭剂 ➢又称减活剂或激发态猝灭剂、能量猝灭剂。 ➢这类稳定剂本身对紫外光的吸收能力很低(只有二苯甲酮类 的1/l0～1/20)，在稳定过程中不发生较大的化学变化，但它 能转移聚合物分子因吸收紫外线后所产生的激发态能，从而 防止了聚合物因吸收紫外线而产生的游离基。
② UV-531（ 2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮）：能强烈吸收 300~375nm的紫外线，与大多数聚合物相容、特别是与聚烯 烃有很好的相容性，挥发性低，几乎无色。主要用于聚烯烃， 也用于乙烯基树脂，PS、纤维素塑料、聚酯、聚酰胺等塑料、 纤维及涂料。用量为0.5份左右。
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（2） 水杨酸苯酯类 ➢水杨酸苯酯是最早的紫外线吸收剂，其优点是价格便宜， 而且与树脂的相容性较好。缺点是紫外线吸收率低，而且 吸收波段较窄(340nm以下)。本身对紫外光不甚稳定，光照 后发生重排而明显地吸收可见光，使制品带色。 ➢可用于聚乙烯、聚氯乙烯、聚偏乙烯、聚苯乙烯、聚酯、 纤维素等。UV-TBS和UV-BAD是其典型代表。
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① UV-9（2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮）:能有效吸收290~400nm 的紫外光，但几乎不吸收可见光，所以适用于浅色透明制品。 对光、热稳定性良好。在200℃时不分解，但升华损失较大。 可用于油漆和各种塑料。对软、硬质PVC、聚酯、PS、丙烯酸 树脂和浅色透明木材家具特别有效，用量为0.1~0.5份。
➢应用最多的有二苯甲酮类、水杨酸酯类和苯并三唑类等。
O OH C
HO
R1
N
N
OR R=H 或 CH3~C12H25
X
N
R2
X=H,Cl
R1=CH3~C8H17, 支链烷基
R2=H, 支链烷基
邻羟基二苯甲酮
邻羟基苯并三唑
➢紫外线吸收剂的应用为塑料的光稳定化设置了第二道防线。 17
（3） 猝灭剂 ➢又称减活剂或激发态猝灭剂、能量猝灭剂。 ➢这类稳定剂本身对紫外光的吸收能力很低(只有二苯甲酮类 的1/l0～1/20)，在稳定过程中不发生较大的化学变化，但它 能转移聚合物分子因吸收紫外线后所产生的激发态能，从而 防止了聚合物因吸收紫外线而产生的游离基。
光稳定剂的主要品种和性能.ppt
光稳定剂
种类
自由基捕获剂
近20年来新开发的一些具有空间位阻效应的哌啶衍 生物类稳定剂，简称受阻胺类光稳定剂（HALS）。
目前公认的高效光稳定剂。
R
X X
温度,光照
X
NH
RO, ROO,HOO,
氢过氧化物
N
N
O
R O + R'OH
O
R'OO
R
谢谢！
安徽职业技术学院建筑工程系
Department of Architectural Engineering AVTC
光稳定剂种类猝灭剂本身对紫外光的吸收能力很低在稳定过程中丌发生较大的化学变化但它能转移聚合物分子因吸收紫外线后所产生的激发态能从而防止了聚合物因吸收紫外线而产生的游离基
塑料材料与助剂
光稳定剂的主要品种和性能
安徽职业技术学院建筑工程系
Department of Architectural Engineering AVTC
光稳定剂
种类
根据稳定机理的不同，光稳定剂大致分四类：
光屏蔽剂 紫外线吸收剂 猝灭剂 自由基捕获剂
光稳定剂
种类
光屏蔽剂（遮光剂）
能够吸收或反射紫外光，阻碍紫外线深入聚合物内部， 从而抑制了制品的老化。
主要有炭黑、二氧化钛，氧化锌、锌钡等。
H
O
O
O
构成了光稳定剂的第一道防线。 H
H O
光稳定剂
种类
二苯甲酮类 目前应用最广的一类紫外线吸收剂，对整个紫外光
区几乎都有较慢地吸收作用 ，稳定机理如下：
O HO
O
OH
OH O
R'
R'
R'
05-光稳定剂PPT课件
① 猝灭剂接受激发聚合物分子的能量后，本身成为非反应性的激 发态，然后再将能量以无害的形式散失掉。
A*(激发态聚合物) + Q（猝灭剂）
A + Q*
Q
② 猝灭剂与受激聚合物分子形成一种激发态络合物，再通过光物 理过程释放能量。
A*(激发态聚合物) + Q（猝灭剂） 程（产生荧光，磷光）
[A + Q*]
5.3.1 二苯甲酮类
二苯甲酮类光稳定剂是邻羟基二苯甲酮的衍生物，有 单羟基和多羟基的。
工业有三种制备方法 1 苯甲酰氯法 2 苯甲酸法 3 三氯甲苯法
2021
36
1. 苯甲酰氯法 以UV-9为例
HO O C
OCH3
UV-9应用广泛，能有效吸收290~400nm的紫外线， 不吸收可见光，适于浅色透明制品。
由于对光吸收能力，吸收速度，能量分散，屏蔽效应，化学键的 重新结合，聚合物并不是急剧发生降解。
2021
8
光物理过程与光化学过程
在光的作用下，聚合物激发态分子发生光物理过程和光化学反应。
1. 光物理过程
将大部分入射光的能量转变为对聚合物无害的热能和波长较长的 光而消耗掉(通过三种途径回到基态）
三唑-5的工业品是由（I）（II）（III）组成的混合物。 光稳定性效果优良，适用于多种聚合物，在聚氯乙烯农用薄膜中
添加此品能提高其使用寿命1~3倍。缺点：与聚合物相容性差， 而使制品着色，影响外观。
2021
45
5.3.5 取代丙烯腈类
X
R
CC
Y Z
R=H or 甲 氧 基 X,Y=CN or COOR Z=H,R,芳 基
2021
16
1. 单线态氧产生与光降解反应
光稳定剂
2 苯甲酸法 以UV-537为例
OH O C
OC8H17
UV-531强烈吸收300~375nm的紫外线，与大多数 聚合物相容，无色，主要用于聚烯烃。
3 三氯甲苯法
以2，4-二羟基二苯甲酮为例
OH O C
OH
苯甲酰氯法应用广泛：
获得产品色泽好，几乎是白色结晶，但原料成本高， 反应收率低（50~60%）。 AlCl3大量催化剂给后处 理常带来困难。
H H2 C C*
H2 C
H C
hv
H2 C
H C
+
1
O2
O2
H2 C H C
O2
2 氢过氧化物的产生与引发
单线态氧攻击不饱和键所产生的氢过氧化物是聚合物光降解的关 键中间体。 光引发初期所形成的大分子烷基自由基与分子氧反应形成过氧化 自由基，过氧化自由基从邻近聚合物分子中攫取氢，形成大分子 氢过氧化物。 氢过氧化物和过氧化物易在紫外光下解离。
光稳定剂按其作用机理分四类：
⑴ 光屏蔽剂： 炭黑，氧化锌，无机颜料。 ⑵ 紫外线吸收剂： 水杨酸酯，二苯甲酮类，苯并三唑类。 ⑶ 猝灭剂： 镍的有机络合物，取代丙烯腈类，三嗪类。 ⑷ 自由基捕获剂： 受阻胺衍生物。
具有工业价值的光稳定剂具备条件：
苯甲酸法：
收率高（90%），反应时间长，加入磷酸或三氯化磷， 产品色泽较深，不易脱色提纯。
5.3.2 水杨酸酯类
合成方法有两种： 1 有水杨酸与酚在POCl3作用下反应
OH COOH + 3HO OH O C O + H 3PO4 + 3HCl C(CH3)3 + POCl3
助剂化学课件五 光稳定剂3
催化剂：CaCl2 NH4Cl ZnCl2 BF3 反应过程：
N H
2,4,6-三硝基苯酚
三丙酮胺的二步法合成方法
第一步
O
Cat
N
3
+ 2NH3
反应过程 ：
-3H2O
第二步
O
N
N H
+3
Cat H 2O
丙酮宁 (2,2,4,4,6-五甲 NH 基－2,3,4,5－四氢嘧啶)
收率 90％
O
+H 2O 收率50～60％
OH
N N
O.
O.
7 1,2,2,6,6－五甲基哌啶醇的合成
OH
N CH3
总结 上述内容主要是基团转换（工业上） NH2
N
H
O
OH
OH
N H
N
N
H
O
O
N CH3
N
N
H
O
5.3.7.2 受阻胺类光稳定剂几个典型品种的合成工艺
一 低分子量受阻胺类光稳定剂
1 受阻胺类光稳定剂770
光稳定效果非常优秀可与抗氧剂，紫外吸收剂一起使用，
N H
2 哌啶胺（2,2,6,6－四甲基－4－氨基哌啶） 与哌啶丁胺的合成
NH2
HN
N
H
N
H
3 己二胺哌啶的合成
一步法和三步法
HN NH
N
H
N
H
4 哌啶醇的合成（2,2,6,6－四甲基－4－羟基哌啶）
OH
N H
5 2,2,6,6－四甲基哌啶的合成
N H
6 2,2,6,6－四甲基哌啶氮氧自由基与 2,2,6,6－四甲基－4－羟基哌啶氮氧自由基的制备
第五章光稳定剂
9
链增长： R· ＋ O2 → RO2·
RO2· ＋ RH → ROOH ＋ R· ROOH → RO· ＋ HO·
RO· ＋ RH → ROH ＋ R· HO· ＋ RH → H2O ＋ R·
10
链终止： R· ＋ R· → R－R R· ＋ RO· → ROR
RO· ＋ RO· → ROOR RO2· ＋ RO2· → 非自由基产物
4
再如聚丙烯制品，如果不作稳定化处理，其户外 使用寿命只有几个月，大大影响了材料户外使用 的经济性和环保性，限制了其应用范围。 因此，研究弄清聚合物材料发生光老化作用的原 因及其具体物理－化学机理，并在此基础上研究 开发出有效的聚合物材料光稳定方法，对于聚合 物材料工业及相关行业的发展具有重要的意义。
27
第三节 光稳定剂的主要品种 及应用
一、光稳定剂的主要品种 1、二苯甲酮类 二苯甲酮类光稳定剂是邻羟基二苯甲酮的衍生物， 有单羟基、双羟基、三羟基、四羟基等衍生物。
28
此类化合物吸收波长为290～400nm的紫外光，并 与大多数聚合物有较好的相容性，因此广泛用于 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS、聚苯乙烯、聚 酰胺等材料中。 二苯甲酮类品种虽多，但大多是2,4-二羟基二苯 甲酮的衍生物。其中紫外线吸收剂UV-9和UV-531 是应用广泛的光稳定剂。
X = H, R, OR, COR Y = OR', COR', NR'1R'2
26
自由基捕获剂作为第四道防线是以清除自由基， 切断自动氧化链反应的方式实现光稳定目的。此 类化合物几乎不吸收紫外线，但通过捕获自由基、 分解过氧化物、传递激发态能量等多种途径，赋 于聚合物以高度的稳定性。 而光屏蔽剂、紫外线吸收剂和猝灭剂所构成的光 稳定过程都是从阻止光引发的角度赋予聚合物光 稳定性功能.。
链增长： R· ＋ O2 → RO2·
RO2· ＋ RH → ROOH ＋ R· ROOH → RO· ＋ HO·
RO· ＋ RH → ROH ＋ R· HO· ＋ RH → H2O ＋ R·
10
链终止： R· ＋ R· → R－R R· ＋ RO· → ROR
RO· ＋ RO· → ROOR RO2· ＋ RO2· → 非自由基产物
4
再如聚丙烯制品，如果不作稳定化处理，其户外 使用寿命只有几个月，大大影响了材料户外使用 的经济性和环保性，限制了其应用范围。 因此，研究弄清聚合物材料发生光老化作用的原 因及其具体物理－化学机理，并在此基础上研究 开发出有效的聚合物材料光稳定方法，对于聚合 物材料工业及相关行业的发展具有重要的意义。
27
第三节 光稳定剂的主要品种 及应用
一、光稳定剂的主要品种 1、二苯甲酮类 二苯甲酮类光稳定剂是邻羟基二苯甲酮的衍生物， 有单羟基、双羟基、三羟基、四羟基等衍生物。
28
此类化合物吸收波长为290～400nm的紫外光，并 与大多数聚合物有较好的相容性，因此广泛用于 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS、聚苯乙烯、聚 酰胺等材料中。 二苯甲酮类品种虽多，但大多是2,4-二羟基二苯 甲酮的衍生物。其中紫外线吸收剂UV-9和UV-531 是应用广泛的光稳定剂。
X = H, R, OR, COR Y = OR', COR', NR'1R'2
26
自由基捕获剂作为第四道防线是以清除自由基， 切断自动氧化链反应的方式实现光稳定目的。此 类化合物几乎不吸收紫外线，但通过捕获自由基、 分解过氧化物、传递激发态能量等多种途径，赋 于聚合物以高度的稳定性。 而光屏蔽剂、紫外线吸收剂和猝灭剂所构成的光 稳定过程都是从阻止光引发的角度赋予聚合物光 稳定性功能.。
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5.3 光稳定剂的化学与工艺学
5.3.1 二苯甲酮类 5.3.2 水扬酸酯类 5.3.3 苯并三唑类 5.3.4 三嗪类 5.3.5 取代丙烯腈类 5.3.6 镍的螯合物 5.3.7 受阻胺类光稳定剂的化学与工艺学
5.3.7.1 三丙酮胺及其衍生物中间体的制备
1 三丙酮胺的制备
分为一步法和两步法
三丙酮的一步法合成方法 目前国内采用的工业生产方法
O
O
3
+ NH3
Cat -2H2O
催化剂：CaCl2 NH4Cl ZnCl2 BF3 反应过程：
N H
2,4,6-三硝基苯酚
三丙酮胺的二步法合成方法
第一步
O
Cat
N
3
+ 2NH3
反应过程 ：
-3H2O
第二步
O
N
N H
+3
Cat H 2O
丙酮宁 (2,2,4,4,6-五甲 NH 基－2,3,4,5－四氢嘧啶)
一 低分子量受阻胺类光稳定剂
1 受阻胺类光稳外吸收剂一起使用，
广泛用于聚烯烃，高密度聚乙烯，聚苯乙烯，ABS树脂中。
OH O
H3CO
+2 OCH3
Cat
O
HN
O
O
HN
O
+ 2CH3OH
O
N H
O
NH
O
+ CH3OH OH
O
采用癸二酸二甲酯与哌啶醇进行酯交换反应制的。 单双 酯有一定比例要求
收率 90％
O
+H 2O 收率50～60％
N H
2 哌啶胺（2,2,6,6－四甲基－4－氨基哌啶） 与哌啶丁胺的合成
NH2
HN
N
H
N
H
3 己二胺哌啶的合成
一步法和三步法
HN NH
N
H
N
H
4 哌啶醇的合成（2,2,6,6－四甲基－4－羟基哌啶）
OH
N H
5 2,2,6,6－四甲基哌啶的合成
N H
6 2,2,6,6－四甲基哌啶氮氧自由基与 2,2,6,6－四甲基－4－羟基哌啶氮氧自由基的制备
OH
N N
O.
O.
7 1,2,2,6,6－五甲基哌啶醇的合成
OH
N CH3
总结 上述内容主要是基团转换（工业上） NH2
N
H
O
OH
OH
N H
N
N
H
O
O
N CH3
N
N
H
O
5.3.7.2 受阻胺类光稳定剂几个典型品种的合成工艺
OH
单双酯的质量比为1：3.2
O
HN
O
O
NH
O
O
HN
O
OH
O
由于770产品的质量指标中对色度和单双酯的比例有要求, 催化剂的选择很重要。
由于传统的酸碱催化剂对设备腐蚀严重，后处理产生污 染，选择了锡，钛等过渡金属的有机物作为催化剂。
四异丙基钛酸酯 氨基锂 氧化二辛基锡
收率高，颜色浅 单双酯比例适合 收率高 但产品颜色深 转化率低 反应时间长
选择了钛酸四异丙基酯为酯交换反应的催化剂
反应完成钛酸酯水解除去
自然放置水解生成的TiO2颗粒非常细小，不易过滤除去 加入双氧水，生成的颗粒变大，可过滤除去
2 受阻胺类光稳定剂783
与770结构相似，N－的甲基化，降低了其碱性，可用于 汽车涂料中。
H3C N
O
H3C N
O O
O
O
O O
N CH3
5.3.1 二苯甲酮类 5.3.2 水扬酸酯类 5.3.3 苯并三唑类 5.3.4 三嗪类 5.3.5 取代丙烯腈类 5.3.6 镍的螯合物 5.3.7 受阻胺类光稳定剂的化学与工艺学
5.3.7.1 三丙酮胺及其衍生物中间体的制备
1 三丙酮胺的制备
分为一步法和两步法
三丙酮的一步法合成方法 目前国内采用的工业生产方法
O
O
3
+ NH3
Cat -2H2O
催化剂：CaCl2 NH4Cl ZnCl2 BF3 反应过程：
N H
2,4,6-三硝基苯酚
三丙酮胺的二步法合成方法
第一步
O
Cat
N
3
+ 2NH3
反应过程 ：
-3H2O
第二步
O
N
N H
+3
Cat H 2O
丙酮宁 (2,2,4,4,6-五甲 NH 基－2,3,4,5－四氢嘧啶)
一 低分子量受阻胺类光稳定剂
1 受阻胺类光稳外吸收剂一起使用，
广泛用于聚烯烃，高密度聚乙烯，聚苯乙烯，ABS树脂中。
OH O
H3CO
+2 OCH3
Cat
O
HN
O
O
HN
O
+ 2CH3OH
O
N H
O
NH
O
+ CH3OH OH
O
采用癸二酸二甲酯与哌啶醇进行酯交换反应制的。 单双 酯有一定比例要求
收率 90％
O
+H 2O 收率50～60％
N H
2 哌啶胺（2,2,6,6－四甲基－4－氨基哌啶） 与哌啶丁胺的合成
NH2
HN
N
H
N
H
3 己二胺哌啶的合成
一步法和三步法
HN NH
N
H
N
H
4 哌啶醇的合成（2,2,6,6－四甲基－4－羟基哌啶）
OH
N H
5 2,2,6,6－四甲基哌啶的合成
N H
6 2,2,6,6－四甲基哌啶氮氧自由基与 2,2,6,6－四甲基－4－羟基哌啶氮氧自由基的制备
OH
N N
O.
O.
7 1,2,2,6,6－五甲基哌啶醇的合成
OH
N CH3
总结 上述内容主要是基团转换（工业上） NH2
N
H
O
OH
OH
N H
N
N
H
O
O
N CH3
N
N
H
O
5.3.7.2 受阻胺类光稳定剂几个典型品种的合成工艺
OH
单双酯的质量比为1：3.2
O
HN
O
O
NH
O
O
HN
O
OH
O
由于770产品的质量指标中对色度和单双酯的比例有要求, 催化剂的选择很重要。
由于传统的酸碱催化剂对设备腐蚀严重，后处理产生污 染，选择了锡，钛等过渡金属的有机物作为催化剂。
四异丙基钛酸酯 氨基锂 氧化二辛基锡
收率高，颜色浅 单双酯比例适合 收率高 但产品颜色深 转化率低 反应时间长
选择了钛酸四异丙基酯为酯交换反应的催化剂
反应完成钛酸酯水解除去
自然放置水解生成的TiO2颗粒非常细小，不易过滤除去 加入双氧水，生成的颗粒变大，可过滤除去
2 受阻胺类光稳定剂783
与770结构相似，N－的甲基化，降低了其碱性，可用于 汽车涂料中。
H3C N
O
H3C N
O O
O
O
O O
N CH3