Omezené aminové světelné stabilizátory - Hindered amine light stabilizers

Částečná struktura typického stabilizátoru bráněného aminového světla
Příklad struktury komerční HAL

Omezené stabilizátory aminového světla (HALS) jsou chemické sloučeniny obsahující amin funkční skupina které se používají jako stabilizátory v plastech a polymerech.[1] Tyto sloučeniny jsou obvykle deriváty tetramethylpiperidin a jsou primárně používány k ochraně polymerů před účinky fotooxidace; na rozdíl od jiných forem degradace polymeru jako ozonolýza.[2][3] Stále více se také používají jako tepelné stabilizátory,[4] zejména pro nízkou a střední úroveň tepla, avšak při vysokoteplotním zpracování polymerů (např. vstřikování ) zůstávají méně účinné než tradiční fenolové antioxidanty.[5]

Mechanismus účinku

HALS neabsorbují UV záření, ale inhibují degradaci polymeru kontinuálním a cyklickým odstraňováním volné radikály které se vyrábějí fotooxidací polymeru. Celkový proces se někdy označuje jako Denisovův cyklus, po Evguenii T. Denisovovi[6] a je mimořádně složitý.[7] Obecně platí, že HALS reagují s počátečním polymerním peroxyradikálem (ROO •) a alkylovými polymerními radikály (R •) vytvořenými reakcí polymeru a kyslíku, čímž zabraňují další oxidaci radikálů. Těmito reakcemi se HALS oxidují na odpovídající aminoxylové radikály (R.2NE • srov. TEMPO ), avšak jsou schopni se vrátit do své původní aminové formy pomocí řady dalších radikálních reakcí. Vysoká účinnost a dlouhověkost HALS jsou způsobeny tímto cyklickým procesem, kdy se HALS regenerují, spíše než spotřebovávají během procesu stabilizace.

Počáteční reakce HAL s polymerním peroxy radikálem: tento krok stabilizuje polymer a převádí HAL na jeho aminoxylovou formu

Struktura HALS je činí odolnými vůči vedlejším reakcím. Použití bráněného aminu, který neobsahuje žádné alfa-vodíky, brání přeměně HALS na a nitron Druhy a piperidiny jsou rezistentní na intramolekulární Zvládněte reakce.[8]

aplikace

Přestože HALS jsou extrémně efektivní v polyolefiny, polyethylen a polyuretan, jsou neúčinné v polyvinyl chlorid (PVC). Předpokládá se, že jejich schopnost tvořit nitroxylové radikály je narušena, protože jsou snadno protonováni HCl vydáno uživatelem dehydrohalogenace z PVC.[Citace je zapotřebí ]

Reference

  1. ^ Zweifel, Hans; Maier, Ralph D .; Schiller, Michael (2009). Příručka o přísadách do plastů (6. vydání). Mnichov: Hanser. ISBN  978-3-446-40801-2.
  2. ^ Pieter Gijsman (2010). "Fotostabilizace polymerních materiálů". In Norman S. Allen (ed.). Fotochemie a fotofyzika polymerních materiálů Fotochemie. Hoboken: John Wiley & Sons. doi:10.1002 / 9780470594179.ch17.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz).
  3. ^ Klaus Köhler; Peter Simmendinger; Wolfgang Roelle; Wilfried Scholz; Andreas Valet; Mario Slongo (2010). „Barvy a nátěry, 4. Pigmenty, nástavce a přísady“. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002 / 14356007.o18_o03.
  4. ^ Gijsman, Pieter (listopad 2017). „Přehled mechanismu působení a použitelnosti stabilizátorů bráněných aminů“. Degradace polymerů a stabilita. 145: 2–10. doi:10.1016 / j.polymdegradstab.2017.05.012.
  5. ^ Gensler, R; Plummer, C.J.G; Kausch, H.-H; Kramer, E; Pauquet, J.-R; Zweifel, H (únor 2000). „Termo-oxidační degradace izotaktického polypropylenu při vysokých teplotách: fenolické antioxidanty versus HAS“. Degradace polymerů a stabilita. 67 (2): 195–208. doi:10.1016 / S0141-3910 (99) 00113-5.
  6. ^ Denisov, E.T. (Leden 1991). „Úloha a reakce nitroxylových radikálů při bráněné stabilizaci piperidinového světla“. Degradace polymerů a stabilita. 34 (1–3): 325–332. doi:10.1016 / 0141-3910 (91) 90126-C.
  7. ^ Hodgson, Jennifer L .; Coote, Michelle L. (25. května 2010). „Objasnění mechanismu Denisovova cyklu: Jak brání aminové světelné stabilizátory chrání polymerní povlaky před fotooxidační degradací?“. Makromolekuly. 43 (10): 4573–4583. Bibcode:2010MaMol..43,4573H. doi:10.1021 / ma100453d.
  8. ^ March, Jerry; Smith, Michael B. Marchova pokročilá organická chemie: reakce, mechanismy a struktura (6. vyd.). Wiley-Interscience. p. 1525. ISBN  0-471-72091-7.