基于二苯甲酮结构的含氟紫外线吸收剂的合成及其性能研究

摘要

紫外线吸收剂(UVA)是一类重要的光稳定剂,广泛应用于高分子材料中以减缓光老化。然而,传统UVA在聚合物材料表面浓度低导致表面被快速老化的问题一直未能得到解决。本论文针对传统UVA的这一缺陷,基于二苯甲酮(BP)结构,设计了以直链含氟醇为含氟链段的新型含氟紫外线吸收剂(FBP),以期利用直链含氟链段的低表面能特性提高紫外线吸收剂在聚合物表面的富集浓度,最终使得聚合物表面得到UVA的有效防护。
　　①以2,4-二羟基二苯甲酮(UV-0)为母体,通过两步化学反应合成目标产物,并且通过核磁(NMR)、红外(IR)、质谱(MS)分析表征其分子结构。结果表明,得到了纯目标产物 FBP。紫外吸收光谱分析结果显示FBP的紫外吸收能力(ε=17000~22000 L/(cm·mol))优于母体分子UV-0(ε=17000L/(cm·mol))。
　　②采用密度泛函理论(DFT)的计算方法,用Gaussian09量子计算软件在B3LYP/6-31G(d)的基组条件下得到了FBP的基态稳定结构。同时,利用含时密度泛函理论(TD DFT)在B3LYP/6-31G+(d)的基组条件下,不考虑溶剂效应的影响计算了FBP的激发态能量,结果显示FBP的紫外吸收能力优于母体分子UV-0,与实验分析结论一致。
　　③通过对仅添加UVA的高氯化聚乙烯(HCPE)涂膜进行XPS分析和接触角测试,表征了FBP的低表面能特性。分析结果表明FBP较传统UVA具有明显的表面富集能力,并且这种能力与含氟量成正相关。
　　④利用氙灯加速老化试验分析了FBP对涂膜耐老化性能的影响,结果表明FBP能有效的阻止涂膜表面老化初期光泽度下降的问题,较传统UVA的防护效果要好。