顺丁烯二酸-山梨醇酯化物及其锌配物的合成和应用

发布时间：2020-05-01 10:46

【摘要】：聚氯乙烯(PVC)具备易加工、强度高、电绝缘性、耐化学腐蚀等特点,广泛应用于电线、管材、航天和汽车等领域。但由于PVC热稳定性较差,所以需要在加工过程中加入热稳定剂。随着国家对环境保护的重视和PVC行业的快速发展,性能优良的环保热稳定剂成为PVC加工行业的研究焦点。本文合成了一种有机环保热稳定剂,并应用于PVC制品,主要研究工作如下:(1)使用顺丁烯二酸和山梨醇作为原料,通过高温反应合成顺丁烯二酸-山梨醇酯化物(SM),将合成的酯化物与氧化锌反应,制成锌配物(SM-Zn)。采用FT-IR、TGA、SEM、DSC和XRD等测试方法表征了顺丁烯二酸-山梨醇酯及其锌配物的组成和结构。结果表明,山梨醇与顺丁烯二酸发生酯化反应的最优条件为:反应温度170℃,反应时间2h,而且酯化物能与氧化锌有效反应形成锌配物;两种产物在PVC的加工温度下能够保持稳定性,在低温和高温环境中都具有良好的流动性。(2)将这两种化合物作为热稳定剂加入PVC中,采用刚果红测试、静态热老化测试、转矩流变测试、TGA测试、扫描电子显微镜、冲击强度测试、拉伸强度测试和弯曲强度表征了顺丁烯二酸-山梨醇酯化物及其锌配物对PVC的初期热稳定性、长期热稳定性、动态热稳定性、润滑性能、热分解温度、分散效果和力学性能的影响。结果表明,SM酯化物能够提升PVC的长期热稳定性、润滑性能、力学性能,在PVC中的分散效果优于SM-Zn锌配物;SM-Zn提升PVC的初期热稳定性。(3)以顺丁烯二酸-山梨醇酯化物作为辅助有机热稳定剂,与CaSt_2/ZnSt_2复配,并探讨其热稳定机理。以顺丁烯二酸-山梨醇锌配物作为主稳定剂,与CaSt_2复配,并探讨其热稳定机理。结果表明,酯化物SM在加工初期附着在PVC颗粒表面,塑化时间延长,在配方体系中可作为外润滑剂。而随着加工过程的进行,酯化物SM逐渐迁移到PVC链与链之间,减弱链之间的相互作用,平衡扭矩降低。SM-Zn锌配物除了能提升PVC的初期热稳定性之外,还具有润滑性、降低平衡扭矩、延长塑化时间的作用。顺丁烯二酸-山梨醇酯化物中含有碳碳双键和羟基,这两种官能团能与PVC链上的氢原子和氯原子发生非共价键相互作用,有利于取代不稳定氯原子,多元醇酯能够鳌合氯化锌,减弱氯化锌的Lewis酸性,从而抑制PVC的“锌烧”,提升长期热稳定性;顺丁烯二酸-山梨醇锌配物是一种具有碱性和亲核性的化合物,能与氯化氢反应,生成SM酯化物和氯化锌,提升初期热稳定性。
【图文】：

热稳定剂,铅盐

图 1-2 热稳定剂的种类Fig.1-2 Type of thermal stabilizer1.3.1 铅盐热稳定剂铅盐热稳定剂是最早使用并且工业化的 PVC 热稳定剂，市场上目前主要使用的品种有：二盐基亚磷酸铅、二盐基硬脂酸铅和二盐基邻苯二甲酸铅等[40]。铅盐具有较强接受酸的能力，，铅原子的由于拥有优异配位能力，能够取代不稳定的氯离子。另外，铅盐最为明显的优点是其铅原子稳定化过程形成的氯化铅对 PVC 的脱氯化氢反应没有任何的催化作用，具有优异的长期热稳定性，可见其在工业生产 PVC 制品中的重要性[41]。另外一个优点是铅盐热稳定剂及其与 PVC 的反应产物不会增加 PVC的导电性，因此在电绝缘材料方面的使用也是这类热稳定剂的优势领域之一。铅盐

示意图,示意图,丁烯二酸,酯合成

广东工业大学硕士学位论文法烯二酸-山梨醇酯化物的制备酯合成方法：和顺丁烯二酸按比例加入到通有 N2的 250 ml 烧瓶中，使用油浴锅加热反应，在反应物完全熔融之后，缓 170℃下保持 3 h，待酯化反应完全之后减压除去生成溶剂溶解已合成的产物，抽滤、干燥，得到透明无色产醇酯合成路线：
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ325.3;O641.4

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