微波辅助稀土铈复合物对聚氯乙烯热稳定性的影响

微波辅助稀土铈复合物对聚氯乙烯热稳定性的影响

张翔，陈宗霖，薛茹君，鲁伊恒

安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001

摘要：制备了硫醇甲基锡、硬脂酸铈和钛酸丁酯（微波处理的）多组分复合稳定剂，并在PVC薄膜中进行了应用加工实验，在195℃和氮气气氛下测定了PVC释放氯化氢的电导率-时间曲线。结果表明，经由微波处理的PVC薄膜的热稳定性能提高，且优于对照样。

关键字：聚氯乙烯；硬脂酸铈；钛酸丁酯；微波辐射；热稳定性

在PVC的加工成型过程中，加入一定份量的热稳定剂可以辅助PVC增强热稳定性从而阻碍其热降解。硬脂酸铈作为热稳定剂加入PVC，表现了与PVC具有良好的相容性，并且硬脂酸铈复合稳定剂具有优异的烘箱老化性能和流变性能，也提高了PVC的耐候性[1-2]。钛酸丁酯（TBT）作为PVC填充剂加入PVC中复配，可以利用其增强热稳定剂与聚氯乙烯分子之间的结合，构筑热稳定性性能提高的一种热稳定剂体系[3-4]。微波辐射可以辅助热稳定剂接枝到PVC大分子的表面，与未经微波处理的PVC复合材料相比，处理后的PVC复合材料提高了冲击强度和拉伸强度，且热稳定时间延长[5-6]。本文制备了含CeSt3/TBT/锡复合稳定剂的未经微波处理以及由微波处理的PVC薄膜，在195℃和氮气气氛下，测定了微波辐射前后热降解释放氯化氢的电导率-时间曲线，两者进行比较。此外，测定了PVC在195℃和空气中的热老化变色情况。

1 实验部分

1.1原料

聚氯乙烯（PVC），型号S-65,台塑工业（宁波）有限公司；对苯甲酸二辛脂（DOTP），98.5%，山东蓝帆化工有限公司；硫醇甲基锡（DX-181），19.0%，浙江建华东旭助剂有限公司；硬脂酸铈（CeSt3）,工业合格品，淄博市鲁川化工有限公司；钛酸丁酯（TBT），工业合格品，天津市光复精细化工研究所。

1.2仪器设备

密炼机型号SU-70,常州苏研科技有限公司；平板硫化机，型号350mmx350mm，郑州鑫和机器制造有限公司；电热恒温干燥箱，101-1AB，上海坤天实验仪器有限公司；电导率仪，SX-713,上海三信仪表厂。

1.3热稳定剂前体的制备

采用微波辐射技术,取DOTP 50质量份、钛酸丁酯1.0质量份、铈金属皂5.0质量份、有机锡热稳定剂0.5质量份,混合溶解,然后置于玻璃容器中,在微波炉中启动微波辐射混合15min,获得均匀的协同增效热稳定剂前体。

1.4PVC薄膜的制备

将协同增效热稳定剂前体与PVC基体材料混合,高速搅拌获得预混料,随后置于密炼机中密炼,待扭矩先急剧升高再下降﹐保持不变后密炼结束,取出混炼料,采用平板硫化机于100℃压片40秒,则得厚度为1mm的PVC薄片。投料比如表1所示。

表1 PCT-1和PCT-2的投料组成

(注：（*）表示经微波辐射处理，所有样品PVC为100份、DOTP为50份，每份为0.5g)

1.5电导率实验

将制备的PVC样品均匀的切成2mm×2mm的正方形小颗粒，称取2.2克加入试管放置到自制实验装置中，通入氮气，检查密闭性并排除实验装置里的空气；调节阀门使气体流量为95ml/min，以便加热过程中的HCL气体能及时排入到吸收池并充分溶解，最后将装有已称好的PVC样品的试管放入已事先加热到195℃的油浴锅中恒温加热，通过放置到吸收池内的电导率仪所测得的电导率来更直观准确的判断PVC样品脱氯化氢的速率，并记录时间及电导率变化情况。待电导率升至100μS·cm-1，停止加热，脱氯化氢实验结束。

1.6等温热老化试验

烘箱静态老化时间是通过观察高温下PVC薄膜的变色程度来衡量其热稳定性的一种方法。参考 GB/T9349-2002，将样品裁剪成 15mm×15mm×1mm 的薄膜试片，分别置于设定温度为 195℃的恒温烘箱中，每隔 20 min 取一次试样，记录颜色变化情况，至样品完全变为黑色或颜色不再变化为止。

2. 结果与讨论
   1. 电导率实验

图1 PVC薄膜脱氯化氢电导率-时间曲线

图1 表示了常规加热（PCT-1）和微波加热（PCT-2）的PVC薄膜的脱氯化氢电导率-时间曲线。从图1中可以看出，微波加热样品释放氯化氢的时间较对照样延长，这表明其热稳定性有所提高，推测可能是微波辐射起了一定作用，可以辅助热稳定剂接枝到PVC大分子的表面，增强了结构的稳定性。

2.2 等温热老化试验

表2 PCT-1和PCT-2的等温变色实验

表2 为微波辐射前后PVC等温变色的影响;由表2可见，PCT-1完全碳化(变黑)时间为110~270min。而PCT-2完全碳化（变黑）时间为110~310min，在完全碳化变黑过程持续时间有所延长，可见在已有的CeSt

3/TBT多组分复合稳定剂的基础上，经由微波处理的PCT-2热老化时间更长，热老化变色实验优于对照样PCT-1。

3. 结论

1）电导率和等温变色实验均表明经微波辐射处理后的PCT-2较PCT-1热稳定时间有所延长。PCT-2表现出更加稳定的热稳定性。

2）经过微波处理后的含复合稳定剂PVC的薄膜，其热稳定性较未加处理的对照样明显提高，可见微波作为辅助手段，可以使复合稳定剂接枝到PVC大分子表面，使分子间联系更加紧密，提高PVC的热稳定性。

参考文献

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