Светостабилизаторы на основе затрудненных аминов - Hindered amine light stabilizers

Частичная структура типичного светостабилизатора на основе затрудненного амина
Пример структуры коммерческого HAL

Светостабилизаторы на основе затрудненных аминов (HALS) - химические соединения, содержащие амин функциональная группа которые используются как стабилизаторы в пластиках и полимерах.[1] Эти соединения обычно являются производными тетраметилпиперидин и в основном используются для защиты полимеров от воздействия фотоокисление; в отличие от других форм разложение полимера такие как озонолиз.[2][3] Также они все чаще используются в качестве термостабилизаторов,[4] особенно при низком и среднем уровне нагрева, однако во время высокотемпературной обработки полимеров (например, литье под давлением ) они остаются менее эффективными, чем традиционные фенольные антиоксиданты.[5]

Механизм действия

HALS не поглощает УФ-излучение, но препятствует разложению полимера путем непрерывного и циклического удаления свободные радикалы которые производятся фотоокислением полимера. Общий процесс иногда называют Денисовский цикл, по Евгении Т. Денисову[6] и чрезвычайно сложен.[7] В широком смысле HALS реагирует с исходным пероксирадикалом полимера (ROO •) и радикалами алкилполимера (R •), образованными в результате реакции полимера и кислорода, предотвращая дальнейшее радикальное окисление. В результате этих реакций HALS окисляются до их соответствующих аминооксильные радикалы (Р2НЕТ • ср. ТЕМП ), однако они способны вернуться к своей исходной аминной форме посредством ряда дополнительных радикальных реакций. Высокая эффективность и долговечность HALS обусловлены этим циклическим процессом, в котором HALS регенерируются, а не расходуются во время процесса стабилизации.

Первоначальная реакция HAL с пероксирадикалом полимера: на этой стадии происходит стабилизация полимера и превращение HAL в его аминооксильную форму.

Структура HALS делает их устойчивыми к побочным реакциям. Использование затрудненного амина, не содержащего альфа-водородов, предотвращает превращение HALS в нитрон виды и пиперидины устойчивы к внутримолекулярным Справиться с реакциями.[8]

Заявление

Несмотря на то, что HALS чрезвычайно эффективны в полиолефины, полиэтилен и полиуретан, они неэффективны в поливинил хлорид (ПВХ). Считается, что их способность образовывать нитроксильные радикалы нарушается из-за того, что они легко протонируются HCl выпущено дегидрогалогенирование ПВХ.[нужна цитата ]

Рекомендации

  1. ^ Цвайфель, Ганс; Maier, Ralph D .; Шиллер, Майкл (2009). Справочник по добавкам для пластмасс (6-е изд.). Мюнхен: Хансер. ISBN  978-3-446-40801-2.
  2. ^ Питер Гийсман (2010). «Фотостабилизация полимерных материалов». В Норман С. Аллен (ред.). Фотохимия и фотофизика полимерных материалов Фотохимия. Хобокен: Джон Уайли и сыновья. Дои:10.1002 / 9780470594179.ch17.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт).
  3. ^ Клаус Кёлер; Питер Симмендингер; Вольфганг Ролле; Вильфрид Шольц; Андреас Валет; Марио Слонго (2010). «Краски и покрытия, 4. Пигменты, наполнители и добавки». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Дои:10.1002 / 14356007.o18_o03.
  4. ^ Гийсман, Питер (ноябрь 2017 г.). «Обзор механизма действия и применимости стабилизаторов затрудненного амина». Разложение и стабильность полимера. 145: 2–10. Дои:10.1016 / j.polymdegradstab.2017.05.012.
  5. ^ Gensler, R; Пламмер, C.J.G; Kausch, H.-H; Kramer, E; Pauquet, J.-R; Цвайфель, H (февраль 2000 г.). «Термоокислительная деструкция изотактического полипропилена при высоких температурах: фенольные антиоксиданты по сравнению с HAS». Разложение и стабильность полимера. 67 (2): 195–208. Дои:10.1016 / S0141-3910 (99) 00113-5.
  6. ^ Денисов, Э. (Январь 1991 г.). «Роль и реакции нитроксильных радикалов в затрудненной светостабилизации пиперидина». Разложение и стабильность полимера. 34 (1–3): 325–332. Дои:10.1016 / 0141-3910 (91) 90126-С.
  7. ^ Ходжсон, Дженнифер Л .; Кут, Мишель Л. (25 мая 2010 г.). «Уточнение механизма цикла Денисова: как светостабилизаторы на основе амина защищают полимерные покрытия от фотоокислительной деградации?». Макромолекулы. 43 (10): 4573–4583. Bibcode:2010MaMol..43.4573H. Дои:10.1021 / ma100453d.
  8. ^ Марш, Джерри; Смит, Майкл Б. Продвинутая органическая химия марта: реакции, механизмы и структура (6-е изд.). Wiley-Interscience. п. 1525. ISBN  0-471-72091-7.