上世纪60年代初,汽巴率先研发出苯并**紫外线吸收剂TinuVin P,开启了苯并**结构产品的快速发展之路。 该类产品吸收波长范围广(300-380nm),具有高摩尔消光系数、抗变色、耐油、低毒、低挥发性、与聚合物相容性好等特点,广泛应用于各种涂料和塑料制品中,在紫外线吸收剂中占有优势地位。
虽然70年代受阻胺光稳定剂的发展对苯并**紫外线吸收剂市场造成了冲击,但其消费量仍在逐年增加。 这是因为受阻胺光稳定剂虽然性能突出,但由于是碱性的,在一些酸性体系中,尤其是酸性涂料体系中,仍然具有绝对的优势。
苯并**紫外线吸收剂的作用机理与二苯甲酮相似,也就是将光的能量转化为无害的能量,通过质子转移释放出来。 吸收光子后,电子云密度从苯基的氧原子向氮原子转移,由于氮比氧更碱性,质子会从氧原子转移到氮原子,然后通过中间体的内部转换实现能量转换。
苯并**紫外线吸收剂的合成主要是先通过合成中间偶氮,然后将中间偶氮还原成闭环进入最终产品,其化学结构与偶氮染料相似。 从理论上讲,在偶氮染料的结构中引入杂原子可以改变共轭体系的吸收(供体)性质,从而影响其光谱吸收性能。 大多数杂环偶氮染料的摩尔消光系数明显高于结构相似的苯环偶氮染料。
通过在苯并**的邻羟基上引入各种取代基,如5位氯取代基和3'位和5位烷基取代基,可以诱导透射光谱的红移,并增加摩尔消光系数。 例如,通过用氯取代UV-P中苯并**-5-位的氢原子,与不含氯的UV-P相比,吸收峰红移,表明基态和激发态之间的能量降低,摩尔消光系数略有增加,有利于紫外光的吸收。
随着高分子材料应用领域的不断扩大,对光老化的要求也越来越高,因此对紫外线吸收剂的要求也越来越高。 目前,苯并**紫外线吸收剂的主要发展方向包括高分子量定量、多功能分组和反应性。
在聚合物定量方面,UV-360可以通过将两个分子与分子中含有8个碳原子的长链化合物UV-329连接在一起来制备。UV-329的熔点为101-106,而UV-360的熔点为195,这种高分子量定量方法可以提高苯并**紫外线吸收剂的溶解度和热稳定性,从而更好地满足高分子材料对紫外线防护的需求。
在多功能分组方面,研究人员正在探索将其他官能团引入苯并**结构。 例如,将含有环氧、羧酸、胺基等官能团的官能团引入苯并**分子中,可以使紫外线吸收剂具有更多的应用特性,如交联能力、抗氧化性能等。
反应性苯并**紫外线吸收剂是一种特殊类型的苯并**化合物,可以与聚合物体系中的反应性基团发生反应。 这种紫外线吸收剂可以作为共聚单体引入聚合物分子链中,也可以通过交联反应固定在聚合物表面,从而提高紫外线吸收剂在聚合物体系中的稳定性和耐久性。
此外,环境和健康问题也推动了苯并**紫外线吸收剂的研发。 研究人员正在努力开发更环保的紫外线吸收剂,以取代一些具有潜在环境风险的化合物。
总的来说,苯并**紫外线吸收剂在高分子材料中的应用潜力巨大,随着材料性能要求的提高和环境健康意识的增强,紫外线吸收剂的研发方向将更加多样化和环保。