1. 研究目的与意义
聚氯乙烯(pvc)是由氯乙烯单体经自由基聚合反应生成的热塑性线形聚合物,是世界五大通用树脂之一。其制品具有软硬度易调控、力学性能优、耐腐蚀、电绝缘性好、透明性高以及价廉等优点,在建筑、轻工、化工、电子、航天、汽车、农业等领域中具有广泛的用途。
但是,pvc结构中存在缺陷,在高温和高剪切条件下进行加工容易脱去分子上的hcl而导致聚合物降解,引起产品变色和制品机械性能下降等,影响其使用及寿命[1-3]。因此,在pvc加工过程中,通常添加热稳定剂[4-6]以促进pvc树脂的塑化、熔融,提高熔体强度,降低加工温度,改善制品的外观质量,同时提高pvc制品的各项性能指标,扩大其应用领域。
目前市场上热稳定剂主要有脂肪酸铅盐、锡盐、硬脂酸盐等。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者世界及中国pvc热稳定剂市场,我国铅盐类热稳定剂用量每年高达12万吨左右。但由于铅盐和钡镉盐等重金属盐存在对人体和环境的毒性问题,许多国家和组织出台了一些限制有毒﹑有害﹑有污染物质的法律法规。欧洲议会于2000年通过环保法案76/769/eecpvc材料环保要求绿皮书。2003年8月开始,在电器类材料中禁止使用铅盐[7-8],2015年全面禁用铅盐热稳定剂。在环保法律法规的大背景下,对我国的塑料及助剂工业产生冲击的同时也带来了挑战与机遇,pvc热稳定剂的研究也朝着开发无毒、环保、高效、多功能、性价比优良的热稳定剂的方向进行。
2. 国内外研究现状分析
β-二酮辅助热稳定剂的研究现状
β-二酮化合物[9,10]是70年代后期引入热稳定剂体系的新型辅助稳定剂,以其卓越的协效性被引入pvc热稳定剂体系,成为迄今为止最好的有机辅助稳定剂之一,为pvc复合稳定剂的发展起到关键作用。
β-二酮化合物最早由法国罗纳-普朗克公司引入pvc稳定体系,具有取代活泼氯的功能代表。此类化合物与钙锌体系复配可产生协同效应,具有优良的抗初期着色性能,可有效防止锌烧。某些产品对制品的长期热稳定性也有很好的改善作用,同时尚能提高制品的耐候性和透明性。
3. 研究的基本内容与计划
(1)以桐油甲酯为原料,与丙烯酸进行Diels-Alder加成反应,加成产物进行皂化法合成桐油基钙、镧盐,考察其作为单体热稳定剂对PVC热稳定性的影响。
(2)分别研究桐油基钙/硬脂酸锌,桐油基镧/硬脂酸锌体系下的复合热稳定剂最优配方,同时研究其热稳定机理。
4. 研究创新点
(1)将桐油甲酯应用于热稳定剂的制备,开拓了桐油在PVC热稳定剂领域的应用途径。
(2)研制一种桐油基金属皂及稀土镧盐,开发出桐油基钙/锌、镧/锌二元体系热稳定剂。
