1. 研究目的与意义
聚氯乙烯(pvc)是世界五大通用树脂之一。pvc加热至100℃时，即伴随脱氯化氢反应，pvc在其加工温度（170~200℃）下降解速度加快；随着降解程度的加深，pvc树脂的颜色逐渐加深且制品力学性能受到严重破坏。因此，pvc加工前须加入适量的热稳定剂。随着pvc 产量和消耗量的递增，pvc热稳定剂的需求量也将持续增加。
目前市场上pvc热稳定剂主要有铅稳定剂、钙锌稳定剂、有机锡稳定剂等。长期以来铅盐和钡镉盐类稳定剂因价廉和性能优良一直主导着世界pvc热稳定剂市场，但铅及钡镉等重金属盐对人体和环境存在严重的毒性问题；有机锡基无毒热稳定剂虽然热稳定效能和透明性极佳，但存在价格高、异味大、刚果红时间短、会发生硫化污染等诸多缺点。相比之下，基于协同作用原理设计开发的复合体系钙锌复合热稳定剂具有更大的发展潜力，钙锌复合热稳定剂兼有钙皂的长效热稳定性与锌皂的良好初期着色性等诸多优点，无毒、可规避异味问题、具有广阔的适用性、制备工艺相对简单。ca/zn复合热稳定剂是国内外公认的无毒、环保热稳定剂体系，注定其富有极强的市场生命力。
故可利用来源丰富的工业油脂衍生物制备油脂源多聚脂肪酸，并以其为基础合成具有协同增塑功能的工业油脂源pvc热稳定剂，为天然油脂的高值化利用提供了一个新视野。
2. 国内外研究现状分析
在过去数十年间，有机锡/铅盐，金属皂和液态混合金属作为pvc热稳定剂被加以研究[1-6]。尽管铅基物质和有机锡是pvc的高效稳定剂，但它们的应用受限并因为它们的毒性而将被禁止使用，金属皂也因为无毒常被用作稳定剂。据报道，当硬脂酸钙（cast2）和硬脂酸锌（znst2）结合用作pvc的热稳定剂时有好的协同效应。znst2可以取代不稳定的氯原子以确保pvc的高初始白度。与此相反，cast2通过吸收中和hcl来保证长效的热稳定性，但它也易造成pvc的初始变色[7]。znst2容易形成的zncl2表现出强路易斯酸性，可能会造成突发的拉链脱氯化氢效应[8]。另外，尽管有优越的协同效应，但znst2和cast2的热稳定性的效率仍需改进。
鉴于这些缺点，研发出一种新的无毒多功能的能显著提高pvc热稳定性的稳定剂是非常必要的。将羟基、芳香族和脂环族基团引入热稳定剂的集团或者多元酸的使用都能提高pvc的热稳定性和兼容性。比如，一种基本的氰脲酸锌络合物稳定的pvc在刚果红试纸变色实验中是29分钟，比两组控制组时间更长（没有稳定剂的7分钟；将质量分数为50%的cast2和质量分数为50%的znst2在180℃的混合物以每一百份2份的用来增强的是15分钟）（许等）。这种稳定效应暗示性地归因于对hcl的吸收和中和，然后通过置换反应用氰尿酸根阴离子来稳定不稳定的含cl构筑单元[9]。一种锌络合物（[znl2].xh2o，x≈4，hl=1,3-二羟基-2-羟甲基-2-（水杨酰亚胺）丙烷，缩写为znl2）作为cast2的共稳定剂可用于稳定pvc（陈等）。这种cast2/znl2稳定剂在变色和脱氯测试中都优于cast2/znst2稳定剂。特别是，znl2作为一种长效稳定剂，可使pvc在季戊四醇存在下完全变黑的时间延长为170分钟[10]。此外，由松香和二戊烯衍生的二羟酸制备的dpma-ca/dpma-zn和apa-ca/apa-zn因为稠环桥环结构和热稳定剂中金属离子含量高都可作为pvc的热稳定剂（李等）。松香酸和二戊烯是pvc热稳定剂的潜在原料是被建议的[11]。加入硬脂酸钙，二苯基基亚磷酸酯和环氧化的大豆油可被用作共稳定剂，马来酸锌和邻氨基苯甲酸锌，特别在低浓度下对pvc的静态和动态测试中显示出高稳定性能（ureta ernestro等）[12]。
各种抗菌的马来酰亚胺基苯基尿素稳定剂的稳定行为可以归因于自由基机理，这种机理就是通过阻断在pvc链上形成的奇数电子位来扰乱自由基链的降解（nadia a.mohamed）[13,14]。然而，就我们的认识而言，没有报道是关于含有许多酰胺或包含酰亚胺的反应功能集团的ca/zn盐能表现出对pvc的长效热稳定效能[15]。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
1.以桐马酸酐为原料，设计合成一种新型的液体ca/zn热稳定剂，并评估其对聚氯乙烯（pvc）稳定剂的影响。可将tma和对氨基苯甲酸（paba）氨解制备n-（3-氨基-苯甲酸）桐马顺丁烯酸（abtma），然后用一步法合成abtma的ca盐与zn盐的络合物；
2.利用正交实验，从而探索出辅助热稳定剂环氧大豆油、亚磷酸三苯酯、β-二酮和抗氧化剂的最优配比，并在最优配比下利用刚果红法、静态热老化、拉力测试等测试手段来对pvc材料的力学性能、动态力学性能及热稳定性进行考察，探讨不同配比合成的桐油基钙锌热稳定剂与pvc抗拉强度、材料硬度及断裂伸长率之间的关系，研究pvc液体热稳定剂的协同增塑功能与其一元酸分子结构间的对应关系，从而找出热稳定性最佳的加入辅助热稳定剂的桐油基协效增塑型pvc热稳定剂。
4. 研究创新点
在全世界石油资源渐趋紧缺、价格飞涨的今天，利用来源丰富的工业油脂衍生物以桐马酸酐（TMA）为原料合成的一种新型的液体Ca/Zn热稳定剂，并评估其对聚氯乙烯（PVC）稳定性的影响，从而合成具有协同增塑功能的工业油脂基PVC液体热稳定剂，为天然油脂的高值化利用提供了一个新视野。
