2-гидрокси-4-алкокси-4`-формилазобензолы в качестве светотермостабилизаторов для полиэтилена

Формула изобретения

2-гидрокси-4-алкокси-4'-формилазобензолы формулы

где n=3, 6, 8,

в качестве светотермостабилизаторов для полиэтилена.

Описание изобретения к патенту

1. Введение

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к синтезу соединений, обладающих свето- и термостабилизирующими полиэтилен свойствами.

Наиболее близким структурным аналогом, проявляющим свойства светостабилизатора полиолефинов, является 2-(2'-гидрокси-5'-метилфенил)бензотриазол (Беназол П) [Химикаты для полимерных материалов. Справочник/Под. ред. Б.Н.Горбунова. М.: Химия, 1984, 320 с.] следующей формулы:

Однако это соединение проявляет невысокие светостабилизирующие свойства и не обладает термостабилизирующим действием.

2. Сущность изобретения

Изобретательская задача состояла в поиске новых ароматических азот-, гидроксилсодержащих соединений, обладающих более высокими светостабилизирующими свойствами и одновременно термо-стабилизирующими свойствами.

Поставленная цель достигается соединениями общей формулы 1.

где n=3, 6, 8.

Заявленные соединения обладают высокими свето- и термостабилизирующими свойствами, что позволяет обеспечить лучшие характеристики полимерных пленок как по прочностным свойствам, так и по эластичности.

3. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Синтез заявленных соединений осуществляют следующим образом.

Реакционную смесь, состоящую из 2,42 г (0,01 моль) 2,4-дигидрокси-4'-формилазобензола и 0,56 г (0,01 моль) гидроксида калия в 100 мл этанола, кипятят в течение 3 часов. После этого растворитель отгоняют, продукт вакуумируют при остаточном давлении 20 мм рт. ст. в течение 1 часа. Получают 2,6 г (93%) калиевой соли 2,4-дигидрокси-4'-формилазобензола. Температура плавления 215°С.

2,8 г (0,01) моль калиевой соли 2,4-дигидрокси-4'-формилазобензола и 0,01 моль йодистого алкила (пропила, гексила или октила) растворяют в 150 мл диметилформамида и затем кипятят при перемешивании в течение 4 часов. Горячую реакционную смесь выливают в ледяную воду. Выпавший осадок 2-гидрокси-4-алкокси-4'-формилазобензола отфильтровывают, промывают водой и перекристаллизовывают из этанола. Выходы и температуры плавления полученных веществ приведены в табл.1.

2-гидрокси-4-алкокси-4'-формилазобензолы представляют собой кристаллические продукты вишневого цвета. Они растворяются в хлороформе, эфире, ацетоне, пиридине, диметилсульфоксиде, не растворяются в воде, тетрахлорметане.

Индивидуальность и структура полученных соединений установлены методами тонкослойной хроматографии (Silufol), элементного анализа и спектроскопии ЯМР¹Н.

В спектре ЯМР¹Н 2-гидрокси-4-пропилокси-4'-формилазобензола в хлороформе-D наблюдаются резонансные сигналы ароматических протонов (приведены химические сдвиги в м.д. относительно ГМДС): 6,37с (1Н, 3); 6,60 д(1Н, 5); 7,63 д(1Н, 6); 7,93 д(2Н, 2',6'); 7,88 д(2Н, 3',5'); заместителей 10,03 с(1Н, -СНО); 14,21 с(1Н, -ОН); алкоксигруппы 3,98 т(2Н, 1); 1,82 м(2Н, 2); 0,84 т(Н, 3).

Спектр 2-гидрокси-4-гексилокси-4'-формилазобензола в хлороформе-D: сигналы ароматических протонов: 6,38с (1Н, 3); 6,61 д(1Н, 5); 7,64 д(1Н, 6); 7,93 д(2Н, 2',6'); 7,87 д(2Н, 3',5'); заместителей: 10,03 с(1Н, -СНО); 14,25 с(1Н, -ОН); алкоксигруппы: 3,99 т(2Н, 1); 1,79 м(2Н, 2); 1,29 м(6Н, 3.4,5); 0,85 т(Н, 6) (фиг.1).

Спектр 2-гидрокси-4-октилокси-4'-формилазобензола в хлороформе-D: сигналы ароматических протонов: 6,39с (1Н, 3); 6,60 д(1Н, 5); 7,64 д(1Н, 6); 7,92 д(2Н, 2',6'); 7,88 д(2Н, 3',5'); заместителей: 10,05 с(1Н, -СНО); 14,15 с(1Н, -ОН); алкоксигруппы: 4,01 т(2Н, 1); 1,80 м(2Н, 2); 1,31 м(10Н, 3,-7); 0,85 т(Н, 8) (фиг.2).

Таким образом, совокупность спектральных данных и результатов элементного анализа позволяет однозначно идентифицировать полученные соединения как 2-гидрокси-4-алкокси-4'-формилазобензолы.

Для использования заявленных соединений в качестве свето- и термостабилизаторов готовили полимерные композиции следующим образом.

На вальцы, разогретые до температуры 160°С, загружают, в соответствии с рецептурой (табл.2), полиэтилен низкого давления марки 277-73 (ПЭНД) по ГОСТ 16338-85, стабилизатор (одно из заявленных соединений) и стеариновую кислоту в качестве смазки, вальцуют до получения однородного по структуре и цвету полотна, из которого после съема с вальцов прессуют пластины на лабораторном прессе при 140°С и давлении 5 МПа в течение 2 минут с последующим охлаждением в прессе. Получают образцы толщиной 0,6±0,05 мм.

В процессе получения пленок ПЭНД, вальцевания и последующего калибрования под давлением, старения и испытания образцов не обнаружено выпотевания и летучести стабилизаторов.

Светотермостабилизирующую активность при испытании пленок из полиэтилена, полученных с использованием в качестве стабилизатора заявленных соединений и Беназола П, оценивали одинаково согласно ГОСТ 8979-85 по величине прочности и относительного удлинения при разрыве после светотеплового старения. Для этого полученные образцы помещают под лампы ДРТ-375 мощностью 375 Вт на расстояние 20 см. Светотепловое старение проводят при 70°С в течение 72 часов.

Из исходных (до старения) и подвергнутых старению пленок полимера вырезают образцы размером 100×10 мм. Стандартные образцы зажимают в зажимы разрывной машины РМ-30-1 и определяют нагрузку, при которой происходит разрыв образца F_i и приращение длины рабочего участка образца, измеренное в момент его разрыва l _i по ГОСТ 14236-86.

Прочность при разрыве (разрушающее напряжение при растяжении) рассчитывают по формуле

где F_i - разрывная нагрузка, А_i - сечение образца.

Определяют среднее из 30 результатов.

Относительное удлинение ( _р, %) при разрыве определяют по формуле

где l_i - начальный размер i-го образца.

Определяют среднее из 30 результатов.

Устойчивость к светотепловому старению определяют как процент сохранения свойства ( и _р) после светотеплового старения.

Прочностные и деформационные характеристики образцов полимерных пленок, полученных по рецептурам, указанным в табл.2, до и после старения, приведены в табл.3.

Сопоставление результатов испытаний образцов, представленных в табл.3, доказывает несомненное преимущество предложенных соединений по сравнению со структурным аналогом - стандартным стабилизатором Беназолом П.