环境友好型PVC用氧化锌-甘露醇复合热稳定剂的制备及其协同作用研究

摘要

聚氯乙烯(PVC)具有机械性能优、电性能佳、耐化学腐蚀性好、阻燃等特点，广泛应用于建筑、化工、电子电气和包装材料等行业，但PVC热稳定性差，必须加入适量的热稳定剂才能成形加工。目前商业化的热稳定剂主要有铅盐、有机锡和金属皂等类型。铅盐毒性大，有机锡价格高昂，金属皂类无毒环保、价格便宜，但热稳定效果不佳，难以满足硬制品加工的要求。随着人类环保意识的增强和PVC产业的蓬勃发展，国内外掀起了研究开发性能优良的环境友好型PVC热稳定剂的热潮。
　　本文以氧化锌和天然多元醇——甘露醇为原料，合成了具有不同锌含量的氧化锌-甘露醇复合物(Zn-Ma)。采用元素分析仪、原子吸收光谱、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射仪、热失重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜(SEM)表征了氧化锌-甘露醇复合物的组成和结构。采用抽提法分离复合物中各组分，结果表明氧化锌-甘露醇复合物为甘露醇锌盐、氧化锌和甘露醇的混合物，确定了各组分的含量。考察了温度和时间对氧化锌与甘露醇反应程度的影响。
　　采用刚果红法、脱氯化氢法、热老化烘箱法和转矩流变仪研究氧化锌-甘露醇复合物对PVC热稳定性的影响，结果表明氧化锌-甘露醇复合物具有较好的热稳定效果，兼具内外润滑性，其中锌含量适中的Zn-Ma复合物的性能较佳，其长期热稳定性优于商用热稳定剂。根据热稳定实验结果，提出了氧化锌-甘露醇复合物的协同热稳定机理，包括取代不稳定氯原子、吸收氯化氢和螯合氯化锌等。
　　为了提高氧化锌-甘露醇复合物的综合性能，将其与硬脂酸钙(CaSt2)、二苯甲酰甲烷(DBM)、环氧大豆油(ESO)和亚磷酸一苯二异癸酯(PDDP)复配，采用热老化烘箱法和转矩流变仪表征复配热稳定剂的热稳定效果和润滑性，并研究其协同作用。CaSt2、DBM、ESO和PDDP与氧化锌-甘露醇复合物的协同效果明显，复合热稳定剂初期着色性和长期热稳定性好，具有较好的润滑效果，综合性能优良。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

第二章 文献综述

2．1 PVC的热降解机理

2．1．1 PVC的结构缺陷

2．1．2 PVC的热降解机理

2．2 PVC热稳定剂

2．2．1 铅盐热稳定剂

2．2．2 有机锡热稳定剂

2．2．3 金属皂类热稳定剂

2．2．4 辅助热稳定剂

2．3 PVC热稳定性评价方法

2．3．1 静态热稳定性测试方法

2．3．2 动态热稳定性测试方法

2．4 热稳定剂的发展趋势和研究进展

2．4．1 环境友好型热稳定剂的发展

2．4．2 热稳定剂的协同作用

第三章 氧化锌-甘露醇复合物的制备及表征

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料和仪器

3．2．2 氧化锌-甘露醇复合物的制备

3．2．3 氧化锌-甘露醇复合物的表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 氧化锌-甘露醇复合物的制备

3．3．2 氧化锌-甘露醇复合物的组成和晶体结构

3．3．3 氧化锌-甘露醇复合物的热性能和形貌

3．4 本章小结

第四章 氧化锌-甘露醇复合物对PVC热稳定性的影响

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料衣仪器

4．2．2 PVC样品的制各

4．2．3 PVC样品的热稳定性表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 氧化锌-甘露醇复合物对PVC热稳定性的影响

4．3．2 氧化锌-甘露醇复合物热稳定机理分析

4．4 本章小结

第五章 氧化锌-甘露醇复合物复配及协同作用研究

5．1 前言

5．2 实验部分

5．2．1 实验原料

5．2．2 实验方法

5．3 结果与讨论

5．3．1 氧化锌-甘露醇复合物与硬脂酸钙的复配

5．3．2 氧化锌-甘露醇复合物与辅助热稳定剂的协同作用

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

攻读学位期间的学术成果及奖励