新型高效有机复合PVC热稳定剂的制备、应用及机理研究

摘要

聚氯乙烯(PVC)是一种被广泛应用的热敏感型塑料，其在受到高温或高剪切力的作用时将会发生热降，所以在PVC的加工配方中必须加入热稳定剂。目前常用的热稳定剂主要有铅盐类、有机锡类、金属皂类等含金属离子的化合物，但随着人类环保意识的不断增强，其中含重金属离子的稳定剂逐渐面临着淘汰，所以开发环保型的PVC热稳定剂以替代传统非环保的热稳定剂已经成为行业的研发热点。新型的锌盐类稳定剂和纯有机类稳定剂因为其环保的特点开始引起人们的重视。
　　本文旨在发开新型高效复合型的PVC热稳定剂，重点解决锌盐类稳定剂中的“锌烧”现象和提高含氮类稳定剂的稳定性和透明性，内容主要包括以下三个方面:
　　1、通过改变阴离子基团制备得到新型锌盐类热稳定剂，并利用复配提升稳定性能并表征稳定机理。以脱氢乙酸和醋酸锌为原料，以一步法合成得到脱氢乙酸锌(ZnL2)并确定其结构。利用刚果红试纸法、烘箱变色法和溶液酸度测试表征和对比ZnL2、硬脂酸锌(ZnSt2)以及和硬脂酸钙(CaSt2)复配的稳定性能。结果表明，ZnL2由于脱氢乙酸根的引入，对HCl的吸收能力大大提升，在与CaSt2复配之后，“锌烧”现象得到了很好的缓解。
　　2、在研究含氮类有机稳定剂延缓“锌烧”能力的基础上，引入长链基团将其应用于软质透明PVC制品中。选取高氮含量的氨基三唑作为PVC热稳定剂，研究其稳定性能及与ZnSt2复配后延缓“锌烧”的效果，进一步通过在氨基三唑分子中引入长链基团将其应用于软质透明PVC中。研究发现，通过烘箱变色法的测试氨基三唑表现十分出色的初期白度和长期稳定性，并在与ZnSt2使用比例为0.4∶1.6时PVC制品不仅延缓了“锌烧”现象具有很好的长期稳定性而且基本不对初期白度造成影响。在软质PVC中，N1，N8-双三唑基辛二酰胺(TOD)虽然改善了对PVC透明性的影响但由于稳定基团的减少和改变，其热稳定性能相比于氨基三唑有所下降。
　　3、通过复配针对性地解决了现有缺陷，获得了透明性好、效率高、加工性能好的含氮类（以双尿嘧啶衍生物为代表）有机复合型稳定剂。利用辅助稳定剂环氧大豆油(ESBO)和亚磷酸酯在双尿嘧啶衍生物稳定体系中的复配使用，改善了PVC制品的初期白度和长期稳定性。研究结果表明，在加入3份ESBO和6份亚磷酸酯时，6，6'-二氨基-1，1'，3，3'-四甲基-5，5'-（亚辛基）双[嘧啶-2，4(1H，3H)-二酮](OSU)体系PVC制品的透明性、稳定性以及加工性能达到最佳;通过增长碳链合成得到的6，6'-二氨基-1，1'，3，3'-四甲基-5，5'-（亚十一烷基）双[嘧啶-2，4(1H,3H)-二酮](USU)同样可以进一步改善制品的透明性，而相应降低的热稳定性能也可以通过加入3份ESBO来弥补。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 聚氯乙烯(PVC)

1．1．1 PVC的结构及热降解

1．1．2 PVC的热稳定化

1．2 PVC热稳定剂

1．2．1 铅盐类热稳定剂

1．2．2 金属皂类热稳定剂

1．2．3 有机锡类热稳定剂

1．2．4 有机锑类热稳定剂

1．2．5 有机热稳定剂

1．3 聚氯乙烯稳定剂的发展趋势

1．3．1 含有机基团的新型锌盐类稳定剂

1．3．2 含氮类有机稳定剂

1．3．3 复合型热稳定剂

1．4 本课题提出及意义

1．5 本课题的研究内容

1．6 创新点

第二章 脱氢乙酸锌的合成及其对PVC热稳定性能的影响

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 表征方法

2．2．3 脱氢乙酸锌的合成

2．2．4 PVC样品的制备

2．2．5 稳定效果测试方法

2．3 结果和讨论

2．3．1 脱氢乙酸锌的结构表征及计算

2．3．2 ZnL2对PVC热稳定性能的影响

2．3．3 ZnL2的稳定机理研究

2．4 本章小结

第三章 氨基三唑及其衍生物作为硬质／软质PVC热稳定剂的研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 表征方法

3．2．3 N1，N8-双三唑基辛二酰胺的合成

3．2．4 PVC样品的制备

3．2．5 稳定效果测试方法

3．3 结果和讨论

3．3．1 氨基三唑衍生物的合成工艺及表征

3．3．2 氨基三唑对PVC热稳定性能的影响

3．3．3 氨基三唑衍生物对PVC热稳定性能及透明性能的影响

3．3．4 氨基三唑及衍生物的稳定机理

3．4 本章小结

第四章 长链双尿嘧啶衍生物作为软质PVC热稳定剂及其复配的研究

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 表征方法

4．2．3 双尿嘧啶化合物的合成

4．2．4 PVC样品的制备

4．2．5 稳定效果测试方法

4．3 结果和讨论

4．3．1 十一碳双尿嘧啶衍生物的表征

4．3．2 OSU的复配使用对PVC热稳定性能和透明性的影响

4．3．3 USU对PVC热稳定性能和透明性的影响

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

全文总结

展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果