光稳定剂机理的研究与应用进展

光稳定剂能够防止高分子材料发生光老化，大大延长它的使用寿命，效果十分显著。目前，在农用塑料薄膜、军用器械、有机玻璃、采光材料、建筑材料、耐光涂料、医用塑料、防弹夹层玻璃、合成纤维、工业包装材料、橡胶制品等许多长期户外或灯光作用下的高分子制品中，光稳定剂都是必不可少的添加组分。随着高分子材料的应用领域逐步扩大，光稳定剂必将进一步迅速发展。
光稳定剂品种繁多，按作用机理一般可分为四类：
1、光屏蔽剂，包括炭黑、氧化锌和一些无机颜料；
2、紫外线吸收剂，包括水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、取代丙烯腈类等有机化合物；
3、猝灭剂，主要是镍的有机化合物；
4、自由基捕获剂，主要是受阻胺类衍生物。目前世界上光稳定剂发展最快的是受阻胺类，由于受阻胺光稳定剂（hindered amine light stabilizer，简称HALS）具有捕获自由基、分解过氧化物的能力，稳定效果比紫外线吸收剂高2 -4倍，因而自20 世纪70年代日本首次开发出HALS后，在国际上受到普遍重视，得到广泛开发和应用，成为增长速度最快的助剂之一。国外许多化学公司相继步入了HALS的开发和生产行列。除最早进行HALS开发研究的瑞士Ciba-Geigy公司和日本三共公司外，美国的氰胺公司、古德里奇公司、博格-华纳公司，日本的住友化学公司和旭电化工业公司，德国赫斯特公司都先后开发出自己的受阻胺产品，前苏联也研究了HALS并开发出系列产品。北京化工三厂、山西化工研究所、北京助剂研究所等单位也研制和生产出了国内的受阻胺产品。进入20世纪90年代末期，随着HALS抗热氧稳定化功能的开发，HALS又有了新的应用领域。

我国HALS的开发研究始于1974年，20世纪70年代末，山西省化工研究所率先推出国内第一个HALS品种GW540，它将受阻胺官能团与亚磷酸酯结构有机地结合在一起，属多功能型HALS，迄今该产品仍主导国内消费市场。其它系列产品还有GW508、 GW608、GW650、GW310等。北京化工研究所的产品有京5、京6；中科院化学所有PDS等。PDS是聚合型受阻胺光稳定剂，其光稳定效果、耐热性、耐抽提性以及与树脂的相容性等均好，但抗氧性较差，与某些抗氧剂并用仍像其它传统的HALS一样，可能产生反协同效果。近10年来我国已建成投产10多套HALS原料与产品装置，除供应国内市场外，部分原料与产品还打入国际市场。国内开发的新一代聚合型光稳定剂GW622，在北京朝阳区花山助剂厂已建成300t/a装置；北京化工研究院将GW622与复合抗氧剂B215组成无毒防老化体系，替代有缺陷的GW 540-2002体系用于聚乙烯农膜，防老化效果长达18个月以上；中科院化学所研制生产的GFW100HALS与树脂相容性好，加工安全，可用于低密度聚乙烯农膜和电缆制造；山西化工研究院开发成功由丙酮与氨直接合成三丙酮胺的工艺路线，在此基础上承担了以三丙酮胺为原料的聚合型HALS GF901、902 及反应型HALS GW-628 和UV-419的研制，目前已取得突破性进展，非碱性HALS品种GW 757也在探索之中。 另外，国内其他科研院所在HALS的研究中也取得了一定的成果，
随着我国石油化工的飞速发展，聚烯烃产量将迅猛增加，各类稳定剂的最低需求量也将随之增加，预计2005年、2010年我国光稳定剂的需求量将分别超过3 500t、5 000t，由此可见，近几年我国光稳定剂的需求量将快速增长，而现有的一些产品又面临着将被淘汰的局面，因而势必造成光稳定剂大量奇缺，特别是HALS产品奇缺。

目前我国光稳定剂的质量、品种与数量远远不能满足合成材料发展的需求，因此，笔者认为，我国光稳定剂行业应努力开发和生产新品种，加速产品更新换代，提高产品的光、热稳定性、耐水解及耐油性。降低产品的挥发性、毒性，增加与聚合物的相溶性。增加品种，特别是高性能、多功能、长效、无（低）毒品种应是生产与发展重点，复配、高分子量、低碱性仍是开发新品种的重要途径。不断降低现有产品成本，实现规模化经营，建议有关部门统一规划，依托有关科研机构尽快组织一些关键中间体和当今世界主导重点产品的技术攻关，开发生产高效多功能的产品，适应合成材料的发展要求。另外要加大对有关光稳定剂机理 性能，应用方面研究，根据国内原料特点，开发符合各种产品要求的光稳定剂系列产品。