[发明专利]二苯甲酮衍生物及其在耐辐照聚碳酸酯材料制备中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种二苯甲酮衍生物，该化合物能够作为聚碳酸酯材料的自由基稳定剂，防止其在γ-射线或高能电子束辐照过程中黄变、雾化，本发明还涉及包含了该二苯甲酮衍生物的聚碳酸酯材料，其具有很好的耐辐射、防黄变的性能。

背景技术

聚碳酸酯（PC）作为热塑性塑料，由于其优异的性能，例如，透明性、高韧性、耐冲击性强、耐热性以及加工尺寸稳定性等，近年来在工程塑料领域越来越多的得到了人们的青睐。聚碳酸酯产品不仅有注塑或者模压成型部件，还有薄膜、片材等。由于具有优良的光学性能，聚碳酸酯在医疗器械及耗材等领域具有各式各样的用途，例如，注射器、手术器械、静脉输液、麻醉罐、静脉连接器及配件、血液离心碗、血液充氧器、血液净化器、外科器械以及手术室设施等。聚碳酸酯具有优异的机械强度和韧性、耐高温性、以及血液相容性，在现阶段的高科技医疗设备和包装市场中，聚碳酸酯是一种非常适合，并被人们接受的高分子材料。

聚碳酸酯用于医疗器械时，需要进行灭菌。目前采用的环氧乙烷灭菌，由于环氧乙烷本身有毒，存在残留问题和造成环境污染；而高压蒸汽消毒则会导致聚碳酸酯在高温高湿条件下的老化。辐照灭菌是利用电磁辐射产生的电磁波杀死大多数物质上的微生物的一种有效的方法，这种辐射大多采用γ-射线辐射或高能电子束。当聚碳酸酯暴露在足够剂量的辐照中时，树脂会黄变以及雾化。黄变会改变聚碳酸酯材料的颜色和力学性能，因而会降低产品在实际应用中的效果。雾化会影响聚碳酸酯的透明度，影响视觉。所以需要寻找一种可以在聚碳酸酯辐照灭菌过程中抑制黄变和雾化的添加剂。

改善聚碳酸酯材料的耐辐照性能一般做法是加入少量的稳定剂。例如，美国专利4624972公开了一种通过芳族多羧酸和烷基取代多元醇反应制备的酯类来改善聚碳酸酯材料的耐γ-辐射的性能，此外，美国专利4873271公开了一种聚环氧烷烃的酯类作为稳定剂同样达到了该目的。国外还有一些专利，例如美国专利5187211、4804692、4963598、4874802、5214078都是通过加入稳定剂来提高聚碳酸酯材料的耐辐照性能。

申请人曾于2012年申请了一种耐辐照聚碳酸酯材料及其制备方法和应用，该专利中耐辐照聚碳酸酯材料由聚碳酸酯、自由基稳定剂、环氧稀释剂、增塑剂等组成，其中自由基稳定剂为2,5-二叔丁基对苯二酚、对苯二酚二苄基醚、二苄基甲酮。该专利除了能改善聚碳酸酯的变黄问题外，还通过其他外加剂改变了其力学性能、化学性能和生物性能。

发明内容

本发明针对聚碳酸酯材料在γ-射线辐射或高能电子束下黄变、雾化问题，提供了一种新的化合物——二苯甲酮衍生物，该化合物能作为聚碳酸酯的自由基稳定剂，能够防止聚碳酸酯在γ-射线或高能电子束辐照射过程中黄变、雾化。

本发明还提供了该二苯甲酮衍生物作为聚碳酸酯自由基稳定剂的应用，以及包含二苯甲酮衍生物的一种耐辐照聚碳酸酯。本发明还提供了该耐辐照聚碳酸酯的简易制备方法。

本发明具体技术方案如下：

一种二苯甲酮衍生物，其特征是：其结构式如下，式中G为C1-C10的烷基或甲氧基；

上述二苯甲酮衍生物中，所述G为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、甲氧基，优选为甲基、乙基、丙基、丁基、甲氧基，最优选为甲基。

本发明二苯甲酮衍生物采用傅-克反应（Friedel-Crafts）制备，反应方程式如下：

制备方法为：在装有温度计和回流冷凝管的三口烧瓶中，以二硫化碳（300ml）为溶剂，将1.0-1.5摩尔取代的苯加入1.0摩尔取代的苯甲酰氯和1.0-2.0摩尔无水三氯化铝（催化剂）形成的混合物中，加热至40-50℃，保持沸腾、回流反应2-4h。冷却，加入400ml冰水混合物和约120ml浓盐酸水解残留物。分出有机相，洗涤、干燥、除去有机溶剂等，最后得到白色结晶状产物。

本发明二苯甲酮衍生物可以作为自由基稳定剂，尤其是可以作为聚碳酸酯材料的自由基稳定剂。本发明二苯甲酮衍生物中含有6个取代基，其作为自由基稳定剂加入聚碳酸酯中可以防止聚碳酸酯黄变、雾化，机理为：在辐照过程中二苯甲酮衍生物形成稳定的自由基，可有效捕获聚碳酸酯分子链断裂形成的自由基或过氧自由基，从而切断聚碳酸酯分子链的光氧降解过程，达到耐辐照的目的。