Elucidation and control of initiating reaction of hindered amine light stabilizers (HALS)

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05198
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Komaguchi Kenji 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (80291483)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ヒンダードアミン系光安定剤 / 光酸化反応 / Denisovサイクル / ニトロキシドラジカル / 電子スピン共鳴法

Outline of Final Research Achievements

Nitroxide radicals formed by photooxidation of widely used light stabilizers (HALS) having 2,2,6,6-tetramethylpiperidyl groups in the molecule were investigated in detail in organic solutions by electron spin resonance spectroscopy. It was found that the rate of formation of nitroxide radicals varied significantly depending on the type of substituent (-H, -CH3, -O(CH2)7CH3) introduced to the N of the piperidyl group. Assuming that the formation of nitroxide radicals and their photolysis proceed simultaneously following the first-order reaction law when n-hexane is used as solvent, the kinetic analysis showed that under the present experimental conditions, the relative values of the rate constants are -CH3:-H: -O(CH2)7CH3 = 1 : 6 : 22.

Free Research Field

化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒンダードアミン系光安定剤（HALS）は、家電製品や自動車などに広く使われる高分子材料の耐候劣化を抑制するための添加剤である。本研究では、HALS分子が光安定剤としての機能を発現するニトロキシドラジカルの生成反応（光酸化反応）を詳しく調べた。ラジカルを選択的に高感度で検出することができる電子スピン共鳴法を用いて得られた結果は、不明な点が多いHALSの動作機構に関する新しい知見となる。さらに、実際の使用では経験的に決められていることが多いHALS添加量や分子構造などに関する実験的根拠が得られ、高効率で長寿命の次世代HALSの分子設計や開発に役立つと期待される。