乙酰丙酮基PVC辅助热稳定剂的制备及性能研究

发布时间：2020-07-03 20:34

【摘要】：聚氯乙烯(PVC)是世界上最早工业化的树脂品种之一,在各行各业得到了广泛的应用。但是,PVC自身具有结构缺陷以及极具热敏性、极易热降解,因此,在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。乙酰丙酮是β-二酮类物质,与硬脂酸钙/锌(CaSt_2/ZnSt_2)复合热稳定剂同时使用时具有协同效应,以及抑制“锌烧”现象的发生,由于乙酰丙酮沸点较低(133～140℃),直接使用时易挥发,损耗较高,只能制成盐后再使用,如钙盐、锌盐、镁盐、铝盐等。本文将通过一步异相沉淀法制备乙酰丙酮钙(Ca(acac)_2)与乙酰丙酮镁(Mg(acac)_2),研究反应条件对产物纯度以及白度的影响,并对产物进行结构分析,以及对乙酰丙酮基辅助热稳定剂的热稳定性能及热稳定机理进行研究。具体研究内容如下:1.一步异相沉淀转化法:称取摩尔比为2:1的原料乙酰丙酮与氧化钙在65℃下反应2 h后,得到产物乙酰丙酮钙;取摩尔比为2:1的乙酰丙酮与氢氧化镁置于溶剂乙醇中,在75℃下反应3 h后,得到产物乙酰丙酮镁,在上述条件下所制备的产物乙酰丙酮钙与乙酰丙酮镁的纯度以及白度为最佳。2.通过X射线衍射仪(XRD)、高分辨场发射扫描电镜(SEM)、傅里叶转换红外仪(IR)、元素分析仪、同步热分析仪(TG)、电感耦合等离子体光谱仪(ICP)、激光粒度分析仪对产物进行结构分析。结果表明,成功制备乙酰丙酮钙与乙酰丙酮镁样品。3.通过静态热老化实验与刚果红实验得出结论,乙酰丙酮钙、乙酰丙酮镁与金属皂类热稳定剂同时使用时具备协同作用。主效热稳定剂总质量占PVC粉的1%,并且其中的钙/锌比例为3:1时,与乙酰丙酮钙的协同作用最佳。当乙酰丙酮钙的加入量为PVC粉质量的0.4%,与主效热稳定剂的质量比为2:5时,PVC制品的热稳定性能最佳。当主效热稳定剂总质量占PVC粉的1%,并且其中的钙/锌比例为3:1时,与乙酰丙酮镁的协同作用最佳。当乙酰丙酮镁的加入量为PVC粉质量的0.6%,与主效热稳定剂的质量比为2:5时,PVC制品的热稳定性能最佳。4.乙酰丙酮金属化合物与主效热稳定剂同时使用时,乙酰丙酮金属化合物既可以与HCl分子反应,抑制PVC大子链的自降解反应,又可以与PVC大分子链上的烯丙基氯反应,抑制变色反应的发生;同时乙酰丙酮金属化合物可以与ZnCl_2分子发生置换反应,减少ZnCl_2分子的含量,抑制“锌烧”反应的发生。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ325.3
【图文】：

PVC工业,主要产品,应用范围,产量

图 1. 1 PVC 树脂的主要产品应用范围Fig 1.1 Main product application areas of PVC resin我国的 PVC 工业起步于 1958 年，至今有 50 多年的发展历史，到了 2015 年产能已经达到了 2348 万吨。据不完全统计，在 2000 年的时候，国内的 PVC 产量仅仅只有 264.6 万吨，大部分依靠进口；在 2003 年，随着国民经济的增长迅速，国内对 PVC 的需求量大大增加，当时 PVC 产能达到了 519.7 万吨，产量为424.3 万吨，同比增长了 25.1％；截至到 2010 年，国内 PVC 产量突破了 2100 万吨，成为世界上 PVC 产量第一大国[14]。1.2 PVC 的降解在 PVC 的工业化生产方法中，采用氯乙烯为原料，通过悬浮聚合、微悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合和溶液聚合等方法，由氯乙烯单体通过自由基聚合所形成。通常情况下，PVC 分子链的理想结构单元是“头-尾”排列，但是聚合反应过程中会有链终止反应、氧化反应和共聚反应等一系列副反应，导致生产出的PVC 制品中的分子链存在结构缺陷，如大分子链中有长短支链、末端与不饱和

自由基反应机理

合肥工业大学学术硕士研究生学位论文第一种，自由基机理，PVC 分子含有不稳定的活化氯自由基，由于其含有未成对电子，所以结构十分不稳定，为使结构稳定，氯自由基通过夺取相邻氢原子上的电子，形成 HCl 分子，并且会产生新的自由基，不断地催化 PVC 分子链降解。这种反应使得 PVC 分子链中的电子云密度发生偏转，从而导致分子链上形成共轭双键体系[23,24]。

【参考文献】