受阻胺系光稳定剂及复合材技术领域
本发明涉及一种光稳定剂，特别是涉及一种具有耐酸性的受阻胺
系光稳定剂。
背景技术
在高分子材料中，聚烯烃因具有较佳的耐化性及机械性质，而成
为广泛被利用的高分子材料。然而，聚烯烃于加工的过程中或由其制
成的成品于使用的过程中，易受光影响，导致有黄化、老化或脆化等
变质的问题产生。
为避免聚烯烃受光影响导致变质，一般会加入受阻胺系光稳定剂
(hindered amine light stabilizers，简称HALS)，以提升聚烯烃的
光稳定性。该受阻胺系光稳定剂例如但不限于聚[[6-[(1，1，3，3-四甲
基丁基)胺基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)
亚胺基]-1，6-己二基[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚胺]](以下简称
光稳定剂944)、癸二酸双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)酯(以下简称光
稳定剂770)、癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)酯(简称光稳定
剂292)、聚丁二酸(4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯(以下简
称光稳定剂622)、1，5，8，12-四[4，6-二(N-丁基-N-1，2，2，6，6-五甲基
-4-哌啶基胺基)-1，3，5-三嗪-2-基]-1，5，8，12-四氮杂十二烷(以下
简称光稳定剂119)，或商品名NOR 371[巴斯夫公司制
(Badische Anilin-und-Soda-Fabrik)，以下简称光稳定剂371]等。
虽所述受阻胺系光稳定剂可提升聚烯烃对光的稳定性，但是所述受阻
胺光稳定剂遇酸容易变质，使得添加有所述受阻胺光稳定剂的聚烯烃
的应用受限，同时，也影响整体的光稳定性。
有鉴于上述，提供一种具有耐酸性且能提升聚合物对光的稳定性
的受阻胺系光稳定剂，是此技术领域相关技术人员可再突破的课题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种避免聚合物经光照后变质，且具
有耐酸性的受阻胺系光稳定剂。
本发明受阻胺系光稳定剂，由式(I)所示：
X1、X2、X3及X4各自为氢、C1至C20的烷基、
条件是X1、X2、X3
及X4中至少一者为
或
M1至M16各自为氢、苯基、C1至C20的直链烷基、C3至C20的支链烷
基、C4至C7的环烷基、条件是M1至M4
中至少一者为M5至M8中至少一者为
M9至M12中至少一者为或
M13至M16中至少一者为
R1及R8各自为氢、苯基、C1至C20的直链烷基、C3至C20的支链烷
基、C4至C7的环烷基，或苄基；R2至R5及R9至R12各自为C1至C8的烷
基、苄基、或R2及R3同形成C5至C10的环烷基，或
R4及R5同形成C5至C10的环烷基，或R9及R10同形成C5至C10的环
烷基，或R11及R12同形成C5至C10的环烷基；R6为氢、C1至C8的烷
基，或苄基；R7为氢、C1至C8的烷基、苄基、或C5
至C10的环烷基；
Z1及Z2各自为C2至C20的直链伸烷基、C2至C20的支链伸烷基、至
少一个-CH2-被氧取代的C2至C20的直链伸烷基、至少一个-CH2-被硫取
代的C2至C20的直链伸烷基、至少一个氢被硝基取代的C2至C20的直链
伸烷基、至少一个-CH2-被氧取代的C2至C20的支链伸烷基、至少一个
-CH2-被硫取代的C2至C20的支链伸烷基，或至少一个氢被硝基取代的
C2至C20的支链伸烷基；
Y为C1至C8的伸烷基、经取代的C5至C20的伸环烷基、未经取代
的C5至C20的伸环烷基、
n表示1以上；当n为2以上时，复数个Z1为相同或不同，复数
个T1为相同或不同，复数个X2为相同或不同，复数个Y为相同或不
同，复数个T3为相同或不同，复数个X3为相同或不同。
较佳地，该X1、X2、X3及X4各自为
较佳地，该X1、X2、X3及X4为
较佳地，该M13至M16中至少两者为
较佳地，Z1及Z2各自为C2至C20的直链伸烷基。较佳地，Y为
较佳地，R1为C4
至C7的环烷基。较佳地，R2至R5各自为C1至C8的烷基。较佳地，n
为1至50。
该受阻胺系光稳定剂的制备方法例如但不限于将具有反应官能
基的受阻胺系组分(A)与具有多异氰酸酯基的组分(B)进行加成反应。
该加成反应的温度范围为50℃至200C。该加成反应的时间范围为5
分钟至24小时。本发明受阻胺系光稳定剂的平均分子量范围为1,000
至5,000。
以下将逐一对各个成份进行详细说明。
[具有反应官能基的受阻胺系组分(A)]
该具有反应官能基的受阻胺系组分(A)包括式(1)至式(2)所示的
具有反应官能基的受阻胺系化合物中至少一者。
<式(1)所示的具有反应官能基的受阻胺系化合物>
X10及X20各自为氢、C1至C20的烷基、
条件是X10及X20中至少一者为
M1至M16各自为氢、苯基、C1至C20的直链烷基、C3至C20的支链烷
基、C4至C7的环烷基、条件是M1至M4
中至少一者为M5至M8中至少一者为
M9至M12中至少一者为或
M13至M16中至少一者为
R1及R8各自为氢、苯基、C1至C20的直链烷基、C3至C20的支链烷
基、C4至C7的环烷基，或苄基；R2至R5及R9至R12各自为C1至C8的烷
基、苄基(benzyl)、或R2及R3同形成C5至C10的环
烷基，或R4及R5同形成C5至C10的环烷基，或R9及R10同形成C5
至C10的环烷基，或R11及R12同形成C5至C10的环烷基；R6为氢、C1
至C8的烷基，或苄基；R7为氢、C1至C8的烷基、苄基、
或C5至C10的环烷基；
Z10为C2至C20的直链(straight)伸烷基(alkylene)、C2至C20的支
链(branched)伸烷基、至少一个-CH2-被氧(-O-)取代的C2至C20的直
链伸烷基、至少一个-CH2-被硫(-S-)取代的C2至C20的直链伸烷基、
至少一个氢被硝基(nitro，-NO2)取代的C2至C20的直链伸烷基、至少
一个-CH2-被氧取代的C2至C20的支链伸烷基、至少一个-CH2-被硫取代
的C2至C20的支链伸烷基，或至少一个氢被硝基取代的C2至C20的支链
伸烷基。
较佳地，X10及X20为较佳地，该M13至M16中至少
两者为较佳地，R1为C4至C7的环烷基。较佳地，R2至
R5各自为C1至C8的烷基。较佳地，Z10为C2至C20的直链伸烷基。
该式(1)所示的具有反应官能基的受阻胺系化合物可单独一种或
混合多种使用，且该式(1)所示的具有反应官能基的受阻胺系化合物
例如但不限于或
等。
<式(2)所示的具有反应官能基的受阻胺系化合物>
X30为或
M1至M16各自为氢、苯基、C1至C20的直链烷基、C3至C20的支链烷
基、C4至C7的环烷基、条件是M1至M4
中至少一者为M5至M8中至少一者为
M9至M12中至少一者为或
M13至M16中至少一者为
R1及R8各自为氢、苯基、C1至C20的直链烷基、C3至C20的支链烷
基、C4至C7的环烷基，或苄基；R2至R5及R9至R12各自为C1至C8的烷
基、苄基、或R2及R3同形成C5至C10的环烷基，或
R4及R5同形成C5至C10的环烷基，或R9及R10同形成C5至C10的环
烷基，或R11及R12同形成C5至C10的环烷基；R6为氢、C1至C8的烷
基，或苄基；R7为氢、C1至C8的烷基、苄基、或C5
至C10的环烷基；
Z20为C2至C20的直链伸烷基、C2至C20的支链伸烷基、至少一个-CH2-
被氧取代的C2至C20的直链伸烷基、至少一个-CH2-被硫取代的C2至C20
的直链伸烷基、至少一个氢被硝基取代的C2至C20的直链伸烷基、至
少一个-CH2-被氧取代的C2至C20的支链伸烷基、至少一个-CH2-被硫取
代的C2至C20的支链伸烷基，或至少一个氢被硝基取代的C2至C20的支
链伸烷基。
较佳地，X30为较佳地，该M13至M16中至少一者为
较佳地，R1为C4至C7的环烷基。较佳地，R2至R5各自为
C1至C8的烷基。较佳地，Z20为C2至C20的直链伸烷基。
该式(2)所示的具有反应官能基的受阻胺系化合物可单独一种或
混合多种使用，且该式(2)所示的具有反应官能基的受阻胺系化合物
例如但不限于等。
[具有多异氰酸酯基的组分(B)]
该具有多异氰酸酯基的组分(B)包括式(3)所示的二异氰酸酯化
合物。
O＝C＝N-Y-N＝C＝O 式(3)
Y为C1至C8的伸烷基、经取代的C5至C20的伸环烷基、未经取代
的C5至C20的伸环烷基、
较佳地，Y为
该式(3)所示的二异氰酸酯化合物可单独一种或混合多种使用，
且该式(3)所示的二异氰酸酯化合物例如但不于异佛尔酮二异氰酸酯
(isophorone diisocyanate，简称IPDI)、二苯基伸甲基二异氰酸酯
(4，4’-diphenylmethane diisocyanate，简称MDI)，或甲苯-2，4-二
异氰酸酯(tolylene-2，4-diisocyanate，简称TDI)等。
本发明的第二目的，即在提供一种复合材。
本发明复合材包含聚合物及上述的受阻胺系光稳定剂。
该聚合物可单独一种使用或混合多种使用，且该聚合物例如但不
限于聚烯烃、丙烯腈系-丁二烯系-苯乙烯系聚物(acrylonitrile
butadiene styrene-based copolymer，以下简称ABS)、苯乙烯-丙烯
腈的聚物(styrene acrylonitrile resin，以下简称SAN)、聚甲醛
(polyoxymethylene，以下简称POM)、聚酰胺6，6(polyamide 6.6，
以下简称PA6，6)，或聚碳酸酯(polycarbonate，以下简称PC)。该聚
烯烃例如但不限于聚乙烯(polyethylene，以下简称PE)或聚丙烯
(polypropylene，以下简称PP)等。
本发明的有益效果在于：本发明受阻胺系光稳定剂具有耐酸性，
且加入至聚合物中，可形成具有光稳定性及耐酸性的复合材。
具体实施方式
本发明将就以下实施例来做进一步说明，但应了解的是，该实施
例仅为例示说明用，而不应被解释为本发明实施的限制。
实施例1
将30重量份的异佛尔酮二异氰酸酯及70重量份的
于60℃下进行3小时的加
成反应，形成黄色固体。该黄色固体的软化点温度为155℃且重量平
均分子量为3,238。
实施例2
将30重量份的异佛尔酮二异氰酸酯及70重量份的
于60℃下进行3小时的加成反
应，形成黄色固体。该黄色固体的软化点温度为120℃且重量平均分
子量为1,848。
应用例1
将0.01重量份的实施例1与100重量份的PP混合均匀，然后，
以双螺杆押出机进行挤出，押出温度为180℃，主螺杆转速为100转/
分钟。
应用例2至7
应用例2至7是以与应用例1相同的步骤来制备该复合材，不同
的地方在于：改变原料的种类，该原料的种类及其使用量如表1所示。
比较应用例1
将0.2重量份的光稳定剂944与100重量份的PP混合均匀，然
后，以双螺杆押出机进行挤出，押出温度为180℃，主螺杆转速为100
转/分钟。
比较应用例2至12
比较应用例2至12是以与比较应用例1相同的步骤来制备该复
合材，不同的地方在于：改变原料的种类，该原料的种类及其使用量
如表1所示。
评价项目
软化点量测：将实施例1及2的受阻胺系光稳定剂放入示差扫描
热分析仪(设备：TA仪器；型号：DISCOVERY DSC)进行分析，且升温
速度为10℃/min，所得到吸热峰的温度即为软化点。
重量平均分子量量测：将实施例1及2的受阻胺系光稳定剂打入
胶体渗透层析仪(设备：Waters；型号：1515 ioscratic HPLC pump)
进行分析。
断裂伸长值损失率(％)：将应用例1至7及比较应用例1至12的
复合材分别以ASTM D638IV标准测试手法制备厚度为2mm的待测试
片，并分别置入拉力测试机(设备：高铁科技股份有限公司；型号：
AI-7000S)进行拉力量测，且拉伸速度为100mm/min，所得断裂伸长
值为T0。将所述待测试片分别置入氙光耐晒牢度试验仪(ATLAS Model
Ci3000 Xenon Fadeometer)，并以ASTM G155标准测试手法进行3,000
小时的氙光照射。照射后，将所述待测试片分别置入拉力测试机，进
行拉力量测，且拉伸速度为100mm/min，所得断裂伸长值为T1。该断
裂伸长值损失率为[(T0-T1)]×100％/T0。
断裂伸长值损失率(％)：将应用例1至7及比较应用例1至12的
复合材分别以ASTM D638 IV标准测试手法制备厚度为2mm的待测试
片，并分别置入拉力测试机(设备：高铁科技股份有限公司；型号：
AI-7000S)进行拉力量测，且拉伸速度为100mm/min，所得断裂伸长
值为T2。将所述待测试片分别置入氙光耐候性试验仪(Q-Sun Xenon
Arc；厂商：Q Lab)，且每12小时喷洒pH为3.5的酸性水溶液1分
钟，并以ASTM G03标准测试手法进行1,000小时的氙光照射，模拟
酸雨与太阳光照。然后，将所述待测试片分别置入拉力测试机，进行
拉力量测，且拉伸速度为100mm/min，所得断裂伸长值为T3。该断裂
伸长值损失率为[(T2-T3)]×100％/T2。
由表1的实验数据可知，实施例1至7的复合材经酸水溶液喷洒
且1,000小时的氙光照射后，断裂伸长值损失率为30.15％至50.15％，
而比较例1至12的复合材经酸水溶液喷洒且1，000小时的氙光照射
后，断裂伸长值损失率为58.15％至95.15％。由上述可知，相较于使
用现有的受阻胺系光稳定剂所形成的复合材的光稳定性及耐酸性，本
发明受阻胺系光稳定剂具有耐酸性，且所形成的复合材经酸水溶液喷
洒及照光后断裂伸长值损失率低，表示使用本发明受阻胺系光稳定剂
确实可提升复合材的光稳定性及耐酸性。
综上所述，本发明受阻胺系光稳定剂具有耐酸性，且加入至聚合
物中，可形成具有光稳定性及耐酸性的复合材，所以确实能达成本发
明的目的。