两种新型聚氯乙烯用热稳定剂的合成及性能研究

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绿色环保PVC用助剂对PVC工业至关重要,其中钙锌类和稀土类热稳定剂是PVC工业中常用的热稳定剂,目前延长“锌烧”时间(较多量的锌盐反而会加快树脂的降解)、提高样品的初期白度是拓宽金属皂类热稳定剂适用性的关键。为了平衡初期白度以及“锌烧”时间的矛盾,采用金属离子与配体组合的研究方案成为研究的热点。结合前人的成果,我们选取工业中常用热稳定剂的金属离子Zn(Ⅱ)和La(Ⅲ)以及含有多羟基有机配体Gly制备了两种硬质PVC用热稳定剂,分别为La-Gly以及Zn-Gly(HGly=三羟甲基甲基甘氨酸)。将两种化合物分别与传统热稳定剂以及辅助热稳定剂复合使用,对其稳定效果进行系统研究。红外吸收光谱证明La(Ⅲ)与Gly形成了配位键,高分辨质谱结果证明化合物中La(Ⅲ)与Gly的配比为1:1。热重测试证明其在PVC的加工温度内结构稳定可用作PVC热稳定剂。脱氯化氢速率测试、静态老化测试、动态老化测试等评价了La-Gly对PVC树脂的热稳定性能,La-Gly能够用作PVC用热稳定剂并且其是一种性能优异的长效热稳定剂,与传统热稳定剂(硬脂酸镧、钙锌类热稳定剂)相比综合性能更加优异:其单独使用时,静态老化时间为140 min远高于LaSt3稳定的样品(40 min);随着La-Gly添加量的增多,样品的热稳定性能提高,当添加量为2.0 g时,样品的静态老化时间最长为180 min,由脱氯化氢速率测试结果得到的诱导时间和稳定时间最长为91.9 min和119.7 min;根据其动态老化性能测试结果,当La-Gly的添加量为0.9 g时,样品具有最好的加工性能和优异的动态热稳定性能,动态老化时间为24.2 min;La-Gly与传统热稳定剂硬脂酸锌(ZnSt2)复配后发现二者具有协同作用,当La-Gly/ZnSt2为0.9/0.6时静态老化时间最长为140min且初期白度稍有提高;La-Gly与β-二酮(DBM)未见协同作用。对Zn-Gly的结构、热稳定性以及其对PVC的热稳定作用进行了系统研究,发现Zn-Gly单独使用时仍然具有较好的热稳定性能,并且其与季戊四醇(Per)以及DBM具有协同作用:当Zn-Gly/Per为0.9/0.6时,试验的老化时间最长为210 min;Zn-Gly与DBM复配时,样品初期白度及老化前期样品的颜色优异,但是在长效性上二者没有明显的协同作用,当Zn-Gly/DBM为1.2/0.3时,老化时间最长为190min;Zn-Gly与三羟甲基氨基甲烷(Tris)复合使用时,样品具有较好的初期白度及长期热稳定性,Zn-Gly/Tris为0.3/1.2时,试样的老化时间最长为170 min。
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