[发明专利]紫外线吸收剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种紫外吸收剂，在吡啶酮酸酯骨架结构上通过添加柔性烷基链和水溶性基团，改变其水溶性和在聚合物中的分散性，极大地拓展了其应用面。同时该化合物还具有多个可调控的位点，能很大程度的改变其光学性质，适应不同的需求。综合起来就是光学性能强且自由度大，材料性能也优异，实用性广且可调控。

技术领域

本发明涉及一种紫外线吸收剂及其制备方法，聚体涉及一种改性紫外吸收剂拓展了其应用面。

背景技术

紫外线(Ultraviolet，简称UV)是一类波长在10-400nm范围、介于X射线和可见光之间的电磁波(如图1所示)。它和可见光、红外线三者一起占据太阳辐射的99％以上。与可见光和红外线相比，紫外线波长较短、能量较高。紫外线的能量足够破坏许多化学键如C-C、C-O、C-N以及C-H键，导致材料中分子链的断裂和化合物的分解，另外，断裂分子链上的活性自由基和空气中的氧相互作用，还会引发一系列光氧化反应，使材料变黄老化。因此，长期暴露在紫外线下，会加速材料的老化降解，导致力学性能下降，进而危及正常的生产和生活活动。过量的紫外线辐射还会对生物体造成不同程度的伤害。目前，紫外线已经被世界卫生组织国际癌症研究机构列为1类致癌物，已有明确证据表明，过量紫外线辐射会引发白内障、皮肤红斑、皮肤癌和免疫抑制等疾病。

大气层是保护地球上生物免受太阳紫外线辐射危害的天然屏障，特别是大气层中的臭氧层，它可以有效吸收臭氧层能够吸收的波长306nm以下的紫外线，其中包括全部的UVC、大部分UVB和少量UVA。但是，由于臭氧层的破坏，大气层的紫外线屏蔽功能下降，如何利用人工手段来抵御紫外线辐射的危害一直是人们关注的话题。紫外线还可以在各种人造装置中产生，如电弧焊，汞蒸气灯，杀菌柜和紫外线交联设备等。人们在使用这些装置时，会不可避免的接触到紫外线辐射。此外，在太空环境中，各类宇航设备完全暴露在太阳紫外线的直接辐射下。因此，为了避免紫外线辐射带来的危害，有必要开发具有高效率紫外吸收的紫外线屏蔽材料。

有机紫外吸收剂主要包括水杨酸酯类、肉桂酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类和取代丙烯腈类等带有苯环的有机化合物，它们可以通过的光弛豫或光转换来消散紫外线辐射。有机紫外吸收剂一般具有较窄的波谱吸收范围，常用有机紫外吸收剂都是人工合成的化合物，一般含有苯环结构，毒性较高，生物降解性较差，大量使用会给环境带来严峻的考验。另外，与无机紫外线相比，有机紫外吸收剂耐热性较差，在高温加工成型过程中易逸出和分解，不利于其在材料中的广泛使用。因此，寻找紫外吸收强、环境友好和热稳定性好的紫外吸收剂是紫外线屏蔽研究的重要课题。

吡啶酮类化合物是一类含有吡啶酮基团的有机荧光化合物，它们可以通过柠檬酸和伯胺化合物之间的脱水反应制备得到，这是一类含有吡啶酮基团的新型荧光化合物。它具有量子产率高，光稳定性高，制备简便和生物相容性好等优点，更重要的是，在紫外区有强烈吸收的特性，有望成为一种新型环保型有机紫外线吸收剂。然而，吡啶酮酸在常用有机溶剂和水中溶解性低，在聚合物基质中分散性差，极大地限制了其应用面的宽度。

发明内容

本发明的目的是提供一种紫外吸收剂及其制备方法，以解决传统紫外吸收剂在水中溶解性低，在聚合物在分散性差的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种紫外线吸收剂，其化学结构通式如下：

式中：R₁为烷基、烷基醇、聚乙二醇或甲氧基聚乙二醇中任意一种；

R₂为氢、烷基或烷基酯中任意一种；

x为-NH、-N-CH₃、O、S或Se；

y为1或2。

优选地，所述R₁中所述烷基为C1到C30的烷基；所述聚乙二醇为聚合度2到1000的聚乙二醇；所述甲氧基聚乙二醇为聚合度2到1000的甲氧基聚乙二醇。