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光穩(wěn)定劑機(jī)理的研究與應(yīng)用進(jìn)展

光穩(wěn)定劑能夠防止高分子材料發(fā)生光老化,大大延長(zhǎng)它的使用壽命,效果十分顯著。目前,在農(nóng)用塑料薄膜、軍用器械、有機(jī)玻璃、采光材料、建筑材料、耐光涂料、醫(yī)用塑料、防彈夾層玻璃、合成纖維、工業(yè)包裝材料、橡膠制品等許多長(zhǎng)期戶(hù)外或燈光作用下的高分子制品中,光穩(wěn)定劑都是必不可少的添加組分。隨著高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大,光穩(wěn)定劑必將進(jìn)一步迅速發(fā)展。
光穩(wěn)定劑品種繁多,按作用機(jī)理一般可分為四類(lèi):
1、光屏蔽劑,包括炭黑、氧化鋅和一些無(wú)機(jī)顏料;
2、紫外線吸收劑,包括水楊酸酯類(lèi)、二苯甲酮類(lèi)、苯并三唑類(lèi)、三嗪類(lèi)、取代丙烯腈類(lèi)等有機(jī)化合物;
3、猝滅劑,主要是鎳的有機(jī)化合物;
4、自由基捕獲劑,主要是受阻胺類(lèi)衍生物。目前世界上光穩(wěn)定劑發(fā)展最快的是受阻胺類(lèi),由于受阻胺光穩(wěn)定劑(hindered amine light stabilizer,簡(jiǎn)稱(chēng)HALS)具有捕獲自由基、分解過(guò)氧化物的能力,穩(wěn)定效果比紫外線吸收劑高2 -4倍,因而自20 世紀(jì)70年代日本首次開(kāi)發(fā)出HALS后,在國(guó)際上受到普遍重視,得到廣泛開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,成為增長(zhǎng)速度最快的助劑之一。國(guó)外許多化學(xué)公司相繼步入了HALS的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)行列。除最早進(jìn)行HALS開(kāi)發(fā)研究的瑞士Ciba-Geigy公司和日本三共公司外,美國(guó)的氰胺公司、古德里奇公司、博格-華納公司,日本的住友化學(xué)公司和旭電化工業(yè)公司,德國(guó)赫斯特公司都先后開(kāi)發(fā)出自己的受阻胺產(chǎn)品,前蘇聯(lián)也研究了HALS并開(kāi)發(fā)出系列產(chǎn)品。北京化工三廠、山西化工研究所、北京助劑研究所等單位也研制和生產(chǎn)出了國(guó)內(nèi)的受阻胺產(chǎn)品。進(jìn)入20世紀(jì)90年代末期,隨著HALS抗熱氧穩(wěn)定化功能的開(kāi)發(fā),HALS又有了新的應(yīng)用領(lǐng)域。

我國(guó)HALS的開(kāi)發(fā)研究始于1974年,20世紀(jì)70年代末,山西省化工研究所率先推出國(guó)內(nèi)第一個(gè)HALS品種GW540,它將受阻胺官能團(tuán)與亞磷酸酯結(jié)構(gòu)有機(jī)地結(jié)合在一起,屬多功能型HALS,迄今該產(chǎn)品仍主導(dǎo)國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)。其它系列產(chǎn)品還有GW508、 GW608、GW650、GW310等。北京化工研究所的產(chǎn)品有京5、京6;中科院化學(xué)所有PDS等。PDS是聚合型受阻胺光穩(wěn)定劑,其光穩(wěn)定效果、耐熱性、耐抽提性以及與樹(shù)脂的相容性等均好,但抗氧性較差,與某些抗氧劑并用仍像其它傳統(tǒng)的HALS一樣,可能產(chǎn)生反協(xié)同效果。近10年來(lái)我國(guó)已建成投產(chǎn)10多套HALS原料與產(chǎn)品裝置,除供應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)外,部分原料與產(chǎn)品還打入國(guó)際市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的新一代聚合型光穩(wěn)定劑GW622,在北京朝陽(yáng)區(qū)花山助劑廠已建成300t/a裝置;北京化工研究院將GW622與復(fù)合抗氧劑B215組成無(wú)毒防老化體系,替代有缺陷的GW 540-2002體系用于聚乙烯農(nóng)膜,防老化效果長(zhǎng)達(dá)18個(gè)月以上;中科院化學(xué)所研制生產(chǎn)的GFW100HALS與樹(shù)脂相容性好,加工安全,可用于低密度聚乙烯農(nóng)膜和電纜制造;山西化工研究院開(kāi)發(fā)成功由丙酮與氨直接合成三丙酮胺的工藝路線,在此基礎(chǔ)上承擔(dān)了以三丙酮胺為原料的聚合型HALS GF901、902 及反應(yīng)型HALS GW-628 和UV-419的研制,目前已取得突破性進(jìn)展,非堿性HALS品種GW 757也在探索之中。 另外,國(guó)內(nèi)其他科研院所在HALS的研究中也取得了一定的成果,
隨著我國(guó)石油化工的飛速發(fā)展,聚烯烴產(chǎn)量將迅猛增加,各類(lèi)穩(wěn)定劑的最低需求量也將隨之增加,預(yù)計(jì)2005年、2010年我國(guó)光穩(wěn)定劑的需求量將分別超過(guò)3 500t、5 000t,由此可見(jiàn),近幾年我國(guó)光穩(wěn)定劑的需求量將快速增長(zhǎng),而現(xiàn)有的一些產(chǎn)品又面臨著將被淘汰的局面,因而勢(shì)必造成光穩(wěn)定劑大量奇缺,特別是HALS產(chǎn)品奇缺。

目前我國(guó)光穩(wěn)定劑的質(zhì)量、品種與數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足合成材料發(fā)展的需求,因此,筆者認(rèn)為,我國(guó)光穩(wěn)定劑行業(yè)應(yīng)努力開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)新品種,加速產(chǎn)品更新?lián)Q代,提高產(chǎn)品的光、熱穩(wěn)定性、耐水解及耐油性。降低產(chǎn)品的揮發(fā)性、毒性,增加與聚合物的相溶性。增加品種,特別是高性能、多功能、長(zhǎng)效、無(wú)(低)毒品種應(yīng)是生產(chǎn)與發(fā)展重點(diǎn),復(fù)配、高分子量、低堿性仍是開(kāi)發(fā)新品種的重要途徑。不斷降低現(xiàn)有產(chǎn)品成本,實(shí)現(xiàn)規(guī)模化經(jīng)營(yíng),建議有關(guān)部門(mén)統(tǒng)一規(guī)劃,依托有關(guān)科研機(jī)構(gòu)盡快組織一些關(guān)鍵中間體和當(dāng)今世界主導(dǎo)重點(diǎn)產(chǎn)品的技術(shù)攻關(guān),開(kāi)發(fā)生產(chǎn)高效多功能的產(chǎn)品,適應(yīng)合成材料的發(fā)展要求。另外要加大對(duì)有關(guān)光穩(wěn)定劑機(jī)理 性能,應(yīng)用方面研究,根據(jù)國(guó)內(nèi)原料特點(diǎn),開(kāi)發(fā)符合各種產(chǎn)品要求的光穩(wěn)定劑系列產(chǎn)品。

相關(guān)資質(zhì)

  • 國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)
  • 中國(guó)塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì),副會(huì)長(zhǎng)單位
  • 中國(guó)農(nóng)用塑料應(yīng)用技術(shù)學(xué)會(huì)農(nóng)塑制品分會(huì),副會(huì)長(zhǎng)單位
  • 全國(guó)塑料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) 老化方法分會(huì),委
  • 美國(guó)塑料工業(yè)協(xié)會(huì)SPI,會(huì)員單位
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