本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种聚合型受阻胺光稳定剂、制备方法及其应用。
背景技术：
：随着人类生活质量以及生产技术水平的不断提高，高分子材料已经广泛应用到人类社会生活的各个领域。但高分子材料在加工、贮存和使用的过程中，普遍存在其物理性质、化学性质和力学性能会逐渐变差的现象。例如塑料的发黄、脆化与开裂；橡胶的发粘、硬化、龟裂及绝缘性能下降。纤维制品的变色、褪色、强度降低、断裂等现象。这些现象统称为高分子材料的老化或者降解。造成高分子材料老化的因素很多，其中以氧、光和热的影响最为显著。所以为了防止或延缓其老化，延长其使用寿命，人们通常将一些具有特定功能的化学助剂添加到高分子材料中。其中，光稳定剂就是一类能够干预高分子材料光诱导降解物理化学过程的化合物，是最常用也是最重要的高分子材料添加剂之一。目前光稳定剂的品种主要包括紫外线吸收剂、猝灭剂、自由基捕获剂和光屏蔽剂。自由基捕获剂能捕获高分子中所生成的活性自由基，从而抑制光氧化过程，达到光稳定目的。自由基捕获剂主要类型是受阻胺光稳定剂，受阻胺光稳定剂因其优异的光稳定效果受到广泛的关注，是近二、三十年来国内外研究最活跃的一类光稳定剂。虽然这类光稳定剂开发的比较晚，但是发展迅速。目前国外应用的光稳定剂中受阻胺类光稳定剂已占60％左右。在国内，受阻胺类光稳定剂所占比重更高，约80％左右。受阻胺光稳定剂有：哌啶衍生物、咪唑酮衍生物和氮杂环烷酮衍生物等系列。哌啶衍生物研究得比较多，发展也最快，已有不少品种供应市场。专利文献cn105636954a公开了一种三嗪、哌啶和吡咯烷基受阻胺光稳定剂，将其添加到含有对由光、热或氧化所致的降解敏感的有机物质中可起到稳定作用，但是合成该光稳定剂的单体吡咯烷易燃、有毒，其蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，所以制备三嗪、哌啶和吡咯烷基受阻胺光稳定剂的过程中存在较大的危险性。在本发明中，发明人提供一种化合物，可作为含有对光、热或氧化所致的降解敏感的有机物质的稳定剂和有机物质阻燃剂，并且制备简单，操作安全。技术实现要素：本发明的目的是提供一种n-取代的三嗪受阻胺光稳定剂；本发明另一个目的是提供一种n-取代的三嗪受阻胺光稳定剂的用途。本发明的另一个目的是提供一种包含n-取代的三嗪受阻胺光稳定剂的组合物；本发明还一个目的是提供一种上述组合物的用途。一种通式为ⅰ的化合物，其通式为：r1和r2独立的选自：-h、-o·、-oh、-ch2cn、c1-22烷基、c3-12环烷基、c1-18烷氧基、由羟基取代的c2-18烷氧基、c3-12环烷氧基、c3-6烯烃基、c3-6烯氧基、c1-8酰基、未经取代或在苯基上由1-3个c1-4烷基取代的c7-9苯基烷基、或式ⅰa的基团：n为2-10的整数。优选的，所述r1和r2独立的选自：-h、c1-10烷基、c3-8环烷基、c1-18烷氧基、c3-12环烷氧基或n为2-10的整数。在本发明的优选实施方式中，所述r1和r2独立的选自：-h、-ch3、r3和r4独立的选自：c1-22烷基或式ⅰb的基团：r0选自：-h、-o·、-oh、-ch2cn、c1-22烷基、由羟基取代的c2-18烷氧基、c3-12环烷基、c1-18烷氧基、c3-12环烷氧基、c3-6烯烃基、c3-6烯氧基、c1-8酰基、未经取代或在苯基上由1-3个c1-4烷基取代的c7-9苯基烷基、或式ⅰa的基团：n为2-10的整数。优选的，所述r3和r4独立的选自：c1-10烷基或(ⅰb)基团。优选的，所述r0选自：-h、c1-22烷基、由羟基取代的c2-18烷氧基、c3-12环烷基、c1-18烷氧基、c3-12环烷氧基、c3-6烯烃基、c3-6烯氧基、c1-8酰基、未经取代或在苯基上由1-3个c1-4烷基取代的c7-9苯基烷基、或式ⅰa的基团：n为2-10的整数。在本发明的优选实施方式中，所述r3和r4独立的选自：r5和r6独立的选自：-h、c1-12烷基、未经取代或被1-3个c1-4烷基取代的c3-12环烷基、未经取代或被1-3个-oh和c1-10烷基的基团取代的苯基、未经取代或苯基被1-3个-oh和c1-10烷基的基团取代的c7-9苯基烷基、(ⅰb)基团或r5和r6与其之间的n形成吗啉代基团；在本发明的优选实施方式中，所述r5和r6独立的选自：或r5和r6与其之间的n形成r7和r8独立的选自：-h、c1-8烷基或苄基。优选的，所述r7和r8独立的选自：-h、c1-6烷基或苄基。在本发明的优选实施方式中，所述r7和r8独立的选自：-ch3。本发明所述的c1-22烷基选自：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、2-乙基丁基、正戊基、异戊基、1-甲基戊基、1,3-二甲基丁基、正己基、1-甲基己基、正庚基、异庚基、1,1,3,3-四甲基丁基、1-甲基庚基、3-甲基庚基、正辛基、2-乙基己基、1,1,3-三甲基己基、1,1,3,3-四甲基戊基、壬基、癸基、十一烷基、1-甲基十一烷基、十二烷基、1,1,3,3,5,5-六甲基己基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基及二十烷基。本发明所述的c3-12环烷基选自：环丙基、环丁基、甲基环丁基、环戊基、甲基环戊基、二甲基环戊基、三甲基环戊基、乙基环戊基、丙基环戊基、异丙基环戊基、环己基、甲基环己基、二甲基环己基、乙基环己基、环庚基、甲基环庚基、环辛基。本发明所述的c1-18烷氧基选自：甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、2-乙基丁氧基、正戊氧基、异戊氧基、1-甲基戊氧基、1,3-二甲基丁氧基、正己氧基、1-甲基己氧基、正庚氧基、异庚氧基、1,1,3,3-四甲基丁氧基、1-甲基庚氧基、3-甲基庚氧基、正辛氧基、2-乙基己氧基、1,1,3-三甲基己氧基、1,1,3,3-四甲基戊氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、1-甲基十一烷氧基、十二烷氧基、1,1,3,3,5,5-六甲基己氧基、十四烷氧基、十六烷氧基、及十八烷氧基。本发明所述的c3-12环烷氧基选自：环丙氧基、环丁氧基、环戊氧基、环己氧基、环庚氧基、环辛氧基、环癸氧基及环十二烷氧基。本发明所述的c3-6烯烃基选自：烯丙基、2-甲基烯丙基、丁烯基、戊烯基及己烯基。本发明所述的c3-6烯氧基选自：1-丙烯氧基及2-丙烯氧基。本发明所述的c1-8酰基选自：甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基、庚酰基、辛酰基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基及苯甲酰基。本发明所述的c7-9苯基烷基，优选为为苯甲基及2-苯乙基。本发明所述的由1-3个c1-4烷基取代的c7-9苯基烷基，优选为甲基苯甲基、二甲基苯甲基、三甲基苯甲基或叔丁基苯甲基。本发明所述的烷氧基中任意碳原子上的氢可被羟基取代，优选为2-羟基乙氧基。在本发明的具体实施例中，提供如下结构的具体化合物：本发明提供一种通式为ⅰ的化合物的制备方法，包括如下步骤：优选的，所述步骤(1)中反应物的摩尔比为1:(2-3)。优选的，所述步骤(2)中反应物摩尔比为1:(1-2)。优选的，所述步骤(1)、(2)和(3)中反应溶剂选自：丙酮、二氯甲烷、甲苯或二甲苯、二甲苯或四氢呋喃；优选的，所述步骤(1)和(2)中加碱，所述的碱选自：碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾或三乙胺。优选的，所述步骤(1)中碱与的摩尔比为：(1-1.5):1。优选的，所述步骤(2)中碱与的摩尔比为：(1-1.5):1。优选的，所述步骤(3)中烷基化试剂选自：卤代烃、硫酸酯、芳磺酸酯、醇、醚、烯烃类、甲醛、甲酸中的一种或两种以上的组合。优选的，所述步骤(3)中加催化剂，所述催化剂选自：三氧化钼、五氧化二钒、三氧化铬、三氧化钨或二氧化锰，催化剂与加入的的摩尔比为(0.02-0.2):1。优选的，若r选自：-o·、c1-18烷氧基、由羟基取代的c2-18烷氧基、c3-12环烷氧基、c3-6烯氧基、c1-8酰基，所述步骤(3)中加氢过氧化物，所述氢过氧化物选自：叔丁基过氧化氢、过氧乙酸、双氧水等，氢过氧化物与加入的的摩尔比为(2-10):1。本发明提供一种通式为ⅰ的化合物作为含有对光、热或氧化所致的降解敏感的有机物质的稳定剂的用途。本发明提供一种通式为ⅰ的化合物作为有机物质阻燃剂的用途。本发明提供一种组合物，所述组合物包括通式为ⅰ的化合物和含有对光、热或氧化所致的降解敏感的有机物质。优选的，所述组合物还包括抗氧化剂、uv吸收剂、受阻胺光稳定剂、填充剂、增强剂或其他添加剂。所述通式为ⅰ的化合物的量由有机物质的性质、最终用途及添加剂而定，通式为ⅰ的化合物的量可以各种比例使用。优选的，所述通式为ⅰ的化合物的质量分数为有机物质重量的0.01％-5％；更优选的，所述通式为ⅰ的化合物的质量分数为有机物质重量的0.05％-2％；最优选的，所述通式为ⅰ的化合物的质量分数为有机物质重量的0.05％-1％。所述有机物质选自：热塑性聚合物。所述的热塑性聚合物选自：聚烯烃、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酯、聚苯乙烯、热塑性弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种。优选的，所述热塑性聚合物选自：聚烯烃、热塑性弹性体。所述的热塑性弹性体包括聚烯烃热塑性弹性体及嵌段共聚物型聚苯乙烯热塑性弹性体。聚烯烃热塑性弹性体包含聚烯烃树脂(如充当硬链段的聚乙烯及聚丙烯)及橡胶组合物(如充当软链段的乙烯-丙烯-二烯弹性体(epdm))。嵌段共聚物型聚苯乙烯热塑性弹性体包含充当硬链段的聚苯乙烯及充当软链段的聚二烯(如聚丁二烯或聚异戊二烯)。或者，聚烯烃弹性体及聚苯乙烯弹性体的掺合物亦可用作本发明的热塑性弹性体。用于将软链段及硬链段组合于热塑性弹性体中的方法可大致分为简单掺和、通过共聚进行植入及动态交联。聚苯乙烯热塑性弹性体链段的组合包括sbs、sis、sebs、seps、这四种共聚物中任一种的氢化聚合物、无归sbr的氢化聚合物(hsbr)及聚丙烯与选自这些聚合物的一个或多个任意成员的掺合物。所述聚烯烃选自：含有基于乙烯和/或丙烯的橡胶相的聚乙烯或聚丙烯。所述抗氧化剂选自：抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂168。所述uv吸收剂选自：水杨酸酯类、苯甲酸酯类、二苯甲酮类、笨并三唑类、三嗪类。所述受阻胺光稳定剂选自：与通式为ⅰ的化合物不同，且具有(ⅰb)结构的受阻胺光稳定剂，如双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合体、chimassorb944、chimassorb2020。所述填充剂及增强剂选自：碳酸钙、硅酸盐、玻璃纤维、玻璃珠、石棉、滑石、高岭土、云母、硫酸钡、金属氧化物及氢氧化物、碳黑、石墨、木粉及面粉或其他天然产物纤维、合成纤维。所述其他添加剂选自：塑化剂、润滑剂、乳化剂、颜料、流变添加剂、催化剂、流动控制剂、光学增亮剂、耐火剂、抗静电剂及发泡剂。本发明提供一种所述组合物用于制备任何塑料产品中的应用，所述塑料产品选自：汽车内部或外部装饰材料、浮动装置、道路交通装置、农业制品，电器、家具、鞋类、卫生制品、保健制品等。所述的塑料产品可以通过本领域普通技术人员知晓的任何方法制造，包括但不限于挤出、挤出吹塑、薄膜流延、压延、注塑、吹塑、压塑、热成型、旋压成型、吹挤和旋转铸塑。具体实施方式实施例1化合物(1)的合成将36.9g三聚氯氰溶于300ml二甲苯中，冷至10℃后，加入84.8gn-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)正丁胺(三聚氯氰与n-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)正丁胺的摩尔比为1:2)，搅拌1h，加入50g氢氧化钠水溶液(30％)，于60℃搅拌3h，分相，然后加入17.5g吗啉(三聚氯氰与吗啉的摩尔比为1:1)，继续搅拌3h。完全反应后，进行相分离且用水将有机相洗涤若干次，随后将有机相分离并减压浓缩，得到53.3g的化合物(1)。(为理论值的91％)1h-nmr(400mhz，三氯甲烷-d)：5.17(2h,m),3.78(4h,dd),3.65(4h,dd),3.18(4h,dd),2.0(2h,s),1.67-1.50(12h,m),1.37-1.22(4h,m),1.16(12h,s),1.10(12h,s),0.96-0.86(6h,m)。实施例2化合物(2)的合成将50.0g实施例1所制备的化合物(1)溶于300ml二甲苯，然后加入150ml甲醛，1.5g三氧化钨，于50℃搅拌12h，然后冷却至室温，过滤，向滤液加入过量的饱和nahso3溶液，搅拌，分离，有机相浓缩得化合物(2)。将化合物(2)由1h-nmr分析揭示化合物(1)的哌啶基上的n-h基团转化成对应的n-ch3，由此形成化合物(2)。实施例3化合物(3)的合成将50.0g实施例1所制备的化合物(1)溶于300ml二甲苯，然后加入150ml环己烷、1.5g三氧化钨和50g叔丁基氢过氧化物的70％水溶液，于50℃搅拌12h，然后冷却至室温，过滤，向滤液加入过量的饱和nahso3溶液，搅拌，分离，有机相浓缩得化合物(3)。将化合物(3)由1h-nmr分析揭示化合物(1)的哌啶基上的n-h基团转化成对应的n-环己氧基，由此形成化合物(3)。实施例4化合物(4)的合成将50.0g实施例1所制备的化合物(1)溶于300ml二甲苯，然后加入50g2-乙基己醛、1.5g三氧化钨于20℃搅拌2h，然后加入40g30％过氧化氢水溶液，于50℃搅拌12h，然后冷却至室温，过滤，向滤液加入过量的饱和nahso3溶液，搅拌，分离，有机相浓缩得化合物(4)。将化合物(4)由1h-nmr分析揭示化合物(1)的哌啶基上的n-h基团转化成对应的n-烷氧基，由此形成化合物(4)。实施例5化合物(5)的合成将140.0g聚乙二醇甲基醚、133.6g溴乙酸乙酯、2.0g对甲苯磺酸一水合物、400ml二甲苯加入1000ml的三口烧瓶中，将该混合物在回流温度下搅拌20h。然后将该溶液在真空下浓缩过滤，得到化合物(a)。将50.0g实施例1所制备的化合物(1)溶于300ml二甲苯，然后加入25.0g化合物(a)、34.5g碳酸钾和6.9g碘化钾，于回流温度下搅拌20h，完全反应后冷却至室温，过滤，向滤液加入水，搅拌，将有机相分离并真空浓缩。浓缩物先用乙醇洗涤，然后水洗涤，最后干燥得到化合物(5)。将化合物(5)由1h-nmr分析揭示化合物(1)的哌啶基上的n-h基团转化成对应的n-烷基，由此形成化合物(5)。实施例6合成化合物(6)的合成将36.9g三聚氯氰溶于300ml二甲苯中，冷至10℃后，加入84.8gn-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)正丁胺(三聚氯氰与n-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)正丁胺的摩尔比为1:2)，搅拌1h，加入50g氢氧化钠水溶液(30％)，于60℃℃搅拌3h，分相，然后加入25.8g二正丁胺(三聚氯氰与二正丁胺的摩尔比为1:1)，继续搅拌3h。完全反应后，进行相分离且用水将有机相洗涤若干次，随后将有机相分离并减压浓缩，得到58.4g的化合物(6)。(为理论值的93％)1h-nmr(400mhz，三氯甲烷-d)：5.17(2h,m),3.78(4h,dd),2.0(2h,s),1.67-1.50(16h,m),1.37-1.22(8h,m),1.16(12h,s),1.10(12h,s),0.96-0.86(12h,m)。实施例7化合物(7)的合成将50.0g实施例6所制备的化合物(6)溶于300ml二甲苯，然后加入150ml甲醛，1.5g三氧化钨，于50℃搅拌12h，然后冷却至室温，过滤，向滤液加入过量的饱和nahso3溶液，搅拌，分离，有机相浓缩得化合物(7)。将化合物(7)由1h-nmr分析揭示化合物(6)的哌啶基上的n-h基团转化成对应的n-ch3，由此形成化合物(7)。实施例8化合物(8)的合成将50.0g实施例6所制备的化合物(6)溶于300ml二甲苯，然后加入150ml环己烷、1.5g三氧化钨和50g叔丁基氢过氧化物的70％水溶液，于50℃搅拌12h，然后冷却至室温，过滤，向滤液加入过量的饱和nahso3溶液，搅拌，分离，有机相浓缩得化合物(8)。将化合物(8)由1h-nmr分析揭示化合物(6)的哌啶基上的n-h基团转化成对应的n-环己氧基，由此形成化合物(8)。实施例9化合物(9)的合成将50.0g实施例6所制备的化合物(6)溶于300ml二甲苯，然后加入50g2-乙基己醛、1.5g三氧化钨于20℃搅拌2h，然后加入40g30％过氧化氢水溶液，于50℃搅拌12h，然后冷却至室温，过滤，向滤液加入过量的饱和nahso3溶液，搅拌，分离，有机相浓缩得化合物(9)。将化合物(9)由1h-nmr分析揭示化合物(6)的哌啶基上的n-h基团转化成对应的n-烷氧基，由此形成化合物(9)。实施例10化合物(10)的制备将50.0g实施例6所制备的化合物(6)溶于300ml二甲苯，然后加入25.0g化合物(a)、34.5g碳酸钾和6.9g碘化钾，于回流温度下搅拌20h，完全反应后冷却至室温，过滤，向滤液加入水，搅拌，将有机相分离并真空浓缩。浓缩物先用乙醇洗涤，然后水洗涤，最后干燥得到化合物(10)。将化合物(10)由1h-nmr分析揭示化合物(6)的哌啶基上的n-h基团转化成对应的n-烷基，由此形成化合物(10)。实施例11稳定热塑性聚丙烯试验基础配方：标准聚合物：79.8wt％热塑性聚丙烯；20wt％水滑石；0.20wt％抗氧剂(ao-1010)；1#为100wt％标准聚合物；2#为99.7wt％标准聚合物，0.3wt％化合物(1)；3#为99.7wt％标准聚合物，0.3wt％化合物(6)；制备测试样品：在混合机中预先混合各组分，然后220℃下双螺杆挤出机上进行挤出、造粒。在80℃下干燥8h，然后在240℃下使用注塑机注塑成型。最后将样品按照saej2527标准进行氙灯老化测试，测试结果如表1所示：表1氙灯老化后样品的△e*(低值为所需)实施例12稳定热塑性聚乙烯试验基础配方：标准聚合物：79.8wt％热塑性聚乙烯；20wt％碳酸钙；0.20wt％抗氧剂(ao-1010)；1#为100wt％标准聚合物；2#为99.6wt％标准聚合物，0.4wt％化合物(1)；3#为99.6wt％标准聚合物，0.4wt％化合物(2)；4#为99.6wt％标准聚合物，0.4wt％化合物(3)；5#为99.6wt％标准聚合物，0.4wt％化合物(8)；制备测试样品：在混合机中预先混合各组分，然后190℃下双螺杆挤出机上进行挤出、造粒。在80℃下干燥8h，然后在200℃下使用吹膜机吹塑成型。最后将样品进行实际扣棚试验，测试结果如表2-1和2-2所示：表2-1拉伸强度保留率％(农田)表2-2拉伸强度保留率％(花卉)实施例13稳定热塑性聚氯乙烯试验基础配方：标准聚合物：65.5wt％热塑性聚氯乙烯；31.5wt％塑化剂；1.6wt％环氧大豆油；1.4wt％钙锌稳定剂；1#为100wt％标准聚合物；2#为99.5wt％标准聚合物，0.25wt％uv-531；0.25wt％化合物(8)3#为99.5wt％标准聚合物，0.25wt％uv-531；0.25wt％化合物(9)制备测试样品：在混合机中华预先混合各组分，随后在165℃下双辊研磨机上混炼7分钟，得到所需样品。最后将样品按照gb/t16422.2-2014标准进行氙灯老化测试，测试结果如表3所示：表3断裂伸长率保留率％实施例14稳定热塑性丙烯腈/丁二烯/苯乙烯(abs)试验基础配方：标准聚合物：96wt％热塑性abs树脂；3wt％二氧化钛；1wt％爽滑剂；1#为100wt％标准聚合物；2#为99.65wt％标准聚合物，0.1wt％石蜡油；0.25wt％化合物(3)3#为99.65wt％标准聚合物，0.1wt％石蜡油；0.25wt％化合物(8)制备测试样品：在混合机中预先混合各组分，然后220℃下双螺杆挤出机上进行挤出、造粒。在80℃下干燥8h，然后在240℃下使用注塑机注塑成型。最后将样品按照gb/t16422.2-2014标准进行氙灯老化测试，测试结果如表4所示：表4氙灯老化后样品的△e*(低值为所需)实施例15在pp薄膜中的作为阻燃剂的性能测试基础配方：标准聚合物：99.65wt％热塑性聚丙烯；0.05wt％硬脂酸钙；0.30wt％抗氧剂(ao-1010：ao-168＝1:1)；1#为100wt％标准聚合物；2#为99.6wt％标准聚合物，0.5wt％化合物(4)3#为99.6wt％标准聚合物，0.5wt％化合物(9)制备测试样品：在混合机中预先混合各组分，然后220℃下双螺杆挤出机上进行挤出、造粒。在80℃下干燥8h，然后在热压机中压塑制备。最后将样品按照din4102-b2标准进行样品的阻燃性测试，测试结果如表5所示：表5样品阻燃性能样品重量损失/％燃烧长度/mm燃烧滴液合格/不合格1#100190是不合格2#8.7105是合格3#8102是合格当前第1页12