硬脂酸钙、镁、锌分子间的相互作用及对PVC热稳定性的影响
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硬脂酸插层钙/锌稀土类水滑石对PVC的热稳定作用张宁【摘要】采用共沉淀法分别合成了硬脂酸插层钙铝镧类水滑石和硬脂酸插层锌铝镧类水滑石,并通过X射线衍射和红外光谱进行结构表征.采用刚果红法、烘箱变色法、电导率法等考察钙/锌水滑石不同配比对聚氯乙烯(PVC)的热稳定作用,利用转矩流变仪和力学性能测试仪测定了最佳复配体系的流变性能和力学性能.结果表明,钙/锌水滑石复配后表现出良好的协同热稳定作用,能够有效地延长PVC的热稳定时间并抑制初期着色;其份数比为2.25/0.75时效果最佳,与添加相同量的硬脂酸钙/锌相比,表现出更优的热稳定性、流变性能和力学性能.%A series of stearic acid-intercalated Ca/Zn-rare-earth hydrotalcite-like compounds were synthesized by a coprecipitation method.Structures of the resultant products were characterized by powder X-ray diffraction and Fourier-transform infrared spectroscopy.Thermal stability of poly (vinyl chloride) (PVC) compounds containing different contents of the hydrotalcite-like compounds was evaluated by means of Congo red test,thermal aging oven and conductivity methods.Rheological and mechanical properties were investigated on the optimized PVC compounding system.The results indicated that this type of hydrotalcite-like compounds enhanced the thermal stability of PVC due to a synergetic effect,and therefore,the PVC compounds achieved a dramatic increase in thermal stabilizationtime.Moreover,the colors of PVC compounds were effectively restrained in early thermal aging stages.The optimal weight ratio of calcium hydrotalcite-like and zinc hydrotalcite-like compound was2.25:pared with normal Ca/Zn stearate,the hydrotalcite-like compounds can more effectively enhance the thermal stability,and rheological and mechanical properties of PVC.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2017(031)010【总页数】6页(P99-104)【关键词】聚氯乙烯;类水滑石;钙/锌;镧【作者】张宁【作者单位】唐山师范学院化学系,河北唐山063000【正文语种】中文【中图分类】TQ325.3PVC制品因其优异的性能和低廉的价格被广泛用于工业、农业、生活等各个领域。
PVC热稳定剂的研究进展前言聚氯乙烯(PVC)具有优良的耐腐蚀性和很高的力学性能,又因价格低廉、原料丰富、制造工艺成熟,其制品被广泛应用于工农业生产的各个领域。
然而,PVC加工时有一个致命的弱点,就是热稳定性差。
因为PVC结构中存在缺陷[1](头头结构、双键结构的活泼氯原子、聚合物的立构规整性等),而PVC是在高温和高剪切条件下进行加工的,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等下降,影响其使用及寿命。
虽然PVC 的热稳定性差,但是PVC的用量仍然很大,仅次于高低密度聚乙烯。
因此,提高PVC的热稳定性具有很重要的意义。
热稳定剂是PVC加工不可缺少的主要助剂之一,热稳定剂使用的份数不多,但其作用是巨大的。
在PVC加工中使用热稳定剂可以保证PVC不容易降解,比较稳定。
PVC加工中常用的热稳定剂有碱式铅盐类稳定剂、金属皂类稳定剂、有机锡稳定剂、稀土稳定剂、环氧化合物等。
PVC降解机制复杂, 不同稳定剂的作用机制也不相同,所达到的稳定效果也有所区别。
1. PVC的热降解机理PVC在100~150℃明显分解,紫外光、机械力、氧、臭氧、氯化氢以及一些活性金属盐和金属氧化物[2]等都会大大加速PVC的分解。
PVC的热氧老化较复杂,一些文献报道将PVC 的热降解过程分为两步[3]。
(一)脱氯化氢:PVC聚合物分子链上脱去活泼的氯原子产生氯化氢,同时生成共轭多烯烃;(二)更长链的多烯烃和芳环的形成:随着降解的进一步进行,烯丙基上的氯原子极不稳定易脱去,生成更长链的共轭多烯烃,即所谓的“拉链式”脱氢,同时有少量的C-C键的断裂、环化,产生少量的芳香类化合物。
其中分解脱氯化氢是导致PVC 老化的主要原因。
关于PVC的降解机理比较复杂,没有统一的定论,研究者提出的主要有[4]自由基机理、离子机理和单分子机理。
2. PVC的热稳定机理在加工过程中,PVC的热分解对于其他的性质改变不大,主要是影响了成品的颜色,加入热稳定剂可以抑制产品的初期着色性。
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硬脂酸对聚氯乙烯加工性能的影响究发布时间:2022-07-12T08:26:51.618Z 来源:《新型城镇化》2022年14期作者:罗斌[导读] 考察了硬脂酸用量对聚氯乙烯( PVC) 加工及性能的影响。
宁夏青龙塑料管材有限公司宁夏回族自治区银川市 750002摘要:考察了硬脂酸用量对聚氯乙烯( PVC) 加工及性能的影响。
通过流变实验及其他表征手段研究硬脂酸的润滑效果。
研究表明,在钙锌配方体系中,硬脂酸在一定添加量下呈现明显的推迟塑化作用,而在用量超过一定量又可以略微提前塑化。
研究发现,在有机锡体系下,聚乙烯蜡( PE 蜡) 与硬脂酸存在交互作用,可以推测硬脂酸的推迟塑化效果是PE 蜡与硬脂酸的协同作用带来的。
硬脂酸用量增加到一定量能使混配料表观密度增大,表明混配料平均粒径减小,推测这是塑化时间缩短的原因。
通过扫描电镜观察样条断面发现,随着硬脂酸用量增加,断面平整度下降,塑化程度呈下降趋势。
通过对挤出管材进行性能测试,发现随着硬脂酸用量增加,拉伸强度呈下降趋势,这也表明塑化程度下降。
关键词:聚氯乙烯; 硬脂酸; 塑化程度; 流变实验; 润滑剂狭义上的聚乙烯蜡是一种低相对分子质量的均聚聚乙烯;广义上来说聚乙烯蜡还包括改性的聚乙烯蜡和共聚的聚乙烯蜡。
通常如果一种聚乙烯聚合物,无法像树脂那样提供一定的强度和韧性,不可以作为单一材料加工成最终具有一定功能的制品,我们都可以把它归为聚乙烯蜡。
聚乙烯蜡分为好多种类,按照其来源分为聚合法,热裂解法,副产物。
聚合法聚乙烯蜡是指采用乙烯单体聚合而成的聚乙烯蜡,按照聚合方法不同又分为几类:自由基聚合,齐格勒-纳塔聚合,茂金属催化聚合,还有专有聚合技术。
热裂解法指的是以PE 树脂为原材料,采用螺杆挤出或反应釜进行高温裂解,将聚乙烯树脂或回收聚乙烯塑料裂解为低相对分子质量的聚乙烯蜡,与聚合法的聚乙烯蜡相比,相对分子质量分布较宽,来自于低相对分子质量的物质会析出,有时难以避免会有黑点产生。
硬脂酸钙在有机锡PVC中的作用引言有机锡化合物是一类常用的增塑剂,用于改善聚氯乙烯(PVC)的可加工性能和物理力学性能。
硬脂酸钙是一种来自于植物和动物脂肪的酸,在有机锡PVC中也起到了重要的作用。
本文将探讨硬脂酸钙在有机锡PVC中的作用机理以及对PVC性能的影响。
硬脂酸钙的结构和特性硬脂酸钙的结构式为C36H70O4Ca,是一种白色固体。
硬脂酸钙具有良好的热稳定性和光稳定性,能够抑制PVC的降解反应和紫外光的照射,从而提高PVC的使用寿命和耐候性。
有机锡PVC的制备过程有机锡PVC的制备是将有机锡化合物与PVC树脂进行混合,随后进行加热压制,使其形成均匀的混合物。
有机锡化合物的主要作用是作为增塑剂,改善PVC的可塑性和物理性能。
硬脂酸钙在有机锡PVC中的主要作用硬脂酸钙在有机锡PVC中具有以下主要作用:1.钙离子稳定作用:硬脂酸钙可以与PVC中的氯离子形成可溶性的钙氯离子复合物,稳定PVC分子链,减少PVC在加热过程中的分解反应。
这一作用有助于提高PVC制品的热稳定性和耐热性。
2.润滑作用:硬脂酸钙作为润滑剂,可以在PVC的加工过程中降低PVC分子链的内摩擦,提高PVC的流动性和可塑性。
它可以减少PVC与加工设备的摩擦,降低能量消耗,提高生产效率。
3.抗氧化作用:硬脂酸钙作为一种含有脂肪酸的化合物,可以起到抗氧化剂的作用,抑制PVC在氧气存在下的氧化反应。
它可以有效延缓PVC制品老化速度,提高PVC制品的耐候性和使用寿命。
4.增塑剂作用:硬脂酸钙本身具有较高的可塑性,可以作为一种增塑剂,提高PVC的柔软性和弯曲强度。
硬脂酸钙能够与PVC分子链发生物理吸附,增加PVC分子链之间的相互作用力,从而改善PVC的可塑性和加工性能。
5.增加PVC制品的机械强度:硬脂酸钙与有机锡化合物共同作用,可以促使PVC分子链形成更加紧密的排列和结晶,增加PVC制品的机械强度和硬度。
硬脂酸钙在PVC中的应用硬脂酸钙广泛应用于PVC制品的生产中,包括建筑材料、电线电缆、管道、汽车内饰品、地板等领域。
关于钙锌复合热稳定剂在PVC中的应用钙锌复合热稳定剂是一种广泛应用于聚氯乙烯(PVC)材料中的热稳定剂。
由于PVC在高温下会分解产生盐酸气体,降低材料的稳定性和使用寿命,因此需要添加热稳定剂来提高其耐热性能。
钙锌复合热稳定剂不仅可以提供有效的热稳定性,同时还能改善材料的加工性能和物理性能。
本文将详细介绍钙锌复合热稳定剂在PVC中的应用以及其影响因素。
首先,钙锌复合热稳定剂在PVC中的应用主要是为了提高材料的耐热性能和稳定性。
PVC是一种常用的塑料材料,由于其特殊的结构和分子链的特点,导致其在高温下容易发生分解,释放有害的气体和化学物质。
钙锌复合热稳定剂具有良好的耐高温性能,可以有效地抑制PVC的分解反应,降低分解产物的生成,从而提高材料的耐热性能和稳定性。
其次,钙锌复合热稳定剂还可以改善PVC材料的加工性能。
在PVC的热加工过程中,由于高温和剪切条件的作用,易发生断裂、黏度变化等现象,严重影响材料的加工性能和成型效果。
添加钙锌复合热稳定剂可以有效地减少材料在加工过程中的分解反应,降低粘度的变化,使PVC材料具有更好的流动性和可加工性。
此外,钙锌复合热稳定剂还能显著改善PVC材料的物理性能。
PVC材料在高温下容易发生降解和老化现象,导致物理性能的下降,如抗冲击性、拉伸性能、耐候性等。
添加钙锌复合热稳定剂可以有效地抑制分解反应和老化过程,提高PVC材料的物理性能,延长其使用寿命。
钙锌复合热稳定剂在PVC中的应用受到一些因素的影响。
首先是钙锌比例的选择。
钙和锌具有不同的稳定性和相容性,较好的钙锌比例可以提供更好的热稳定性能。
其次是添加量的控制。
添加过多会导致副反应和材料性能下降,添加过少则无法达到预期的热稳定效果。
因此,需要根据具体情况选择适当的添加量。
此外,PVC基体的质量和稳定性也会对钙锌复合热稳定剂的应用效果产生影响。
总之,钙锌复合热稳定剂在PVC中的应用可以显著改善材料的热稳定性能、加工性能和物理性能,提高PVC材料的使用寿命和应用范围。
PVC钙锌稳定剂配方的协校作用机理
PVC加工过程中其大分子链上的不稳定氯原子(如烯丙基氯)受热易脱HCL,形成具有共轭双键的多烯结构,导致PVC颜色发生如下变化:无色(或白色)~淡黄~黄橙~红橙~红棕~褐,使PVC的物理化学性能变差。
钙锌稳定剂的作用机理就是:Zn皂作为主稳定剂,同时具有置换活泼氯和吸收HCl的功能,随后生成的金属氯化物是路易斯酸,能够促进脱HCI反应的进行。
PVC会在很短时间内便发生恶性降解,导致“锌烧”现象。
其反应式为:
Zn(O2C--R)2+2PVC--Cl------ZnCl2+2PVC--O-CO-R
因此,锌皂必须并用协效稳定剂,主要包括硬脂酸皂类。
由于硬脂酸钙无毒,因此锌皂常与硬脂酸钙复配。
钙皂仅仅显示捕获HCI的作用,不能置换活泼氯,生成的金属氯化物对脱HCI反应无催化作用,但能有效置换锌皂生成的氯化物,使之再生。
其反应式为:
ZnCl2+Ca(O2C--R)2---------Zn(O2C-R)2+CaCl2
一般说来,钙皂含量增加能提高制品的长期稳定性,但抑制初期着色性能差;相反,锌皂含量高,制品的初期着色性可以得到改善,但另“锌烧”,且长期稳定性下降。
因此,在钙锌复合稳定剂中通过选择合理的钙皂、锌皂配比,利用其协同效应可以达到较好的稳定效果。