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桐油基PVC复合热稳定剂的制备及性能研究

作　者: 汪梅
导　师: 夏建陵
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 应用化学
关键词: 聚氯乙烯 热稳定剂 桐油基C21二元酸甲酯 桐油基C22三元酸甲酯 β-二酮
分类号: TQ314.245.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着全球环保要求越来越高，新型、高效、低毒性的钙锌热稳定剂及其辅助热稳定剂的研究与开发成为当前热点。本文以桐酸甲酯为原料，合成了新型的桐油基PVC热稳定剂和桐油基β-二酮辅助热稳定剂。主要研究结果归纳如下：首先，以桐油基多元酸单甲酯为原料，利用复分解反应合成了新型的PVC热稳定剂桐油基C21二元酸钙（TODC）、桐油基C22三元酸钙（TOTC）、桐油基C22三元酸镧（TOTL），通过原子吸收分光光度计、红外光谱法（FT-IR）和X-射线衍射分析（XRD）对其结构进行了表征；通过热失重分析（TG）、刚果红法、热老化烘箱法对比了硬脂酸钙（Ca（St）2）、二聚酸钙与TODC、TOTC、TOTL对PVC制品热稳定性的影响，结果表明TOTC具有最好的初期着色性和长期热稳定性，说明环状结构和多官能度脂肪酸结构的引入有利于提高PVC制品的热稳定性。其次，以桐酸甲酯和苯乙酮为原料，甲醇钠为催化剂，经克莱森反应合成了桐油酰苯甲酰甲烷（EBM）。通过FT-IR和气质联用分析（GC-MS）对EBM进行结构表征；利用气相色谱定量，探讨了物料配比、反应温度、反应时间、催化剂用量等因素对EBM得率的影响；利用L9（34）正交试验确定了EBM的最佳合成条件：桐酸甲酯与苯乙酮物质的量之比为1.2︰1，反应温度110℃，催化剂用量为苯乙酮质量的0.6％，反应时间4h。通过热老化烘箱法考察了EBM的添加量对PVC热稳定性的影响，结果表明加入适量EBM有利于可有效改善PVC制品的初期着色性但并未提高其长期热稳定性。然后，利用转矩流变仪法、TG、刚果红法、热老化烘箱法考察了TOTC/硬脂酸锌（ZnSt2）、TOTL/ZnSt2、TOTC/ZnSt2/TOTL三个热稳定剂体系对聚氯乙烯PVC制品的热稳定性和加工性能的影响。结果表明TOTL可有效改进TOTC/ZnSt2体系的热稳定性及加工流变性，在TOTC/ZnSt2/TOTL三元复合体系中，当TOTC︰ZnSt2︰TOTL质量比为12︰3︰10时，将3g该三元复合热稳定剂加入100g PVC/40gDOP中，其静态热稳定时间在185℃可达到43min。最后，通过刚果红法和热老化烘箱法考察了亚磷酸三苯酯﹑季戊四醇、β-二酮对TOTC/ZnSt2体系初期着色性及热稳定性的影响，在此基础上通过正交试验完成了桐油基C22三元酸钙锌复合热稳定剂体系的配方优化设计，结果表明：当TOTC：ZnSt2：β-二酮：亚磷酸三苯酯：季戊四醇质量比为48︰12︰2︰5︰10时，钙锌复合热稳定剂体系热稳定性最佳。在100g PVC∕40g DOP体系中加入最佳配方条件下的桐油基C22三元酸钙锌复合热稳定剂3g，185℃下静态热稳定时间可达50min，热稳定性优于部分国内市售产品，与同类进口产品性能相当。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-12
表目录  12-13
图目录  13-14
第一章 绪论  14-28
  1.1 引言  14-17
    1.1.1 研究背景  14-16
    1.1.2 研究目的和意义  16-17
    1.1.3 项目来源与经费支持  17
  1.2 国内外研究现状  17-24
    1.2.1 有机锡热稳定剂  17-19
    1.2.2 铅基复合热稳定剂  19
    1.2.3 金属皂类热稳定剂  19-22
    1.2.4 稀土类热稳定剂  22-23
    1.2.5 有机锑类热稳定剂  23
    1.2.6 水滑石热稳定剂  23
    1.2.7 辅助热稳定剂  23-24
  1.3 设计思路  24-25
  1.4 主要研究内容  25-26
  1.5 论文研究技术路线图  26
  1.6 论文创新点  26-28
第二章 桐油基多元酸钙皂和桐油基多元酸镧皂的合成及性能研究  28-45
  2.1 引言  28
  2.2 实验部分  28-32
    2.2.1 药品及主要仪器  28-29
    2.2.2 实验方法  29-30
    2.2.3 分析方法  30-31
    2.2.4 热稳定剂的性能评价  31-32
  2.3 结果与讨论  32-44
    2.3.1 金属元素含量分析  32-33
    2.3.2 红外光谱分析  33-35
    2.3.3 X―射线衍射（XRD）表征  35-38
    2.3.4 桐油基多元酸钙皂和镧皂对 PVC 热稳定性的影响  38-44
  2.4 小结  44-45
第三章 桐油酰苯甲酰甲烷的合成与表征  45-55
  3.1 引言  45
  3.2 实验部分  45-47
    3.2.1 药品及主要仪器  45-46
    3.2.2 桐油酰苯甲酰甲烷的制备  46
    3.2.3 分析方法  46
    3.2.4 热稳定剂的性能评价  46-47
  3.3 结果与讨论  47-54
    3.3.1 桐油酰苯甲酰甲烷的红外光谱图  47-48
    3.3.2 气质谱图分析  48-49
    3.3.3 制备桐油酰苯甲酰甲烷最佳反应条件的选择  49-53
    3.3.4 β-二酮的辅助热稳定性  53-54
  3.4 小结  54-55
第四章 桐油基C_(22)三元酸镧与桐油基C_(22)三元酸钙／硬脂酸锌体系间的协同稳定性研究  55-65
  4.1 引言  55
  4.2 实验部分  55-56
    4.2.1 药品及主要仪器  55
    4.2.2 热稳定剂的性能评价  55-56
    4.2.3 应用性能评价  56
  4.3 结果与讨论  56-64
    4.3.1 桐油基 C_(22)三元酸钙/硬脂酸锌复合体系  56-58
    4.3.2 桐油基 C_(22)三元酸镧/硬脂酸锌复合体系  58-59
    4.3.3 桐油基 C_(22)三元酸钙/硬脂酸锌/桐油基 C_(22)三元酸镧复合体系  59-64
  4.4 小结  64-65
第五章 桐油基 C_(22)三元酸钙∕硬脂酸锌的 PVC 复合热稳定体系优化设计  65-72
  5.1 引言  65
  5.2 实验部分  65-66
    5.2.1 原料及主要仪器  65
    5.2.2 热稳定剂的性能评价  65-66
    5.2.3 应用性能评价  66
  5.3 结果与讨论  66-71
    5.3.1 辅助热稳定剂与桐油基 C_(22)三元酸钙／硬脂酸锌皂体系间的协同作用研究  66-70
    5.3.2 桐油基 C_(22)三元酸钙锌复合热稳定剂的稳定性性能分析  70-71
  5.4 小结  71-72
第六章 结论与讨论  72-75
  6.1 结论  72-73
  6.2 讨论  73-74
  6.3 展望  74-75
参考文献  75-81
在读期间的学术研究  81-82
致谢  82

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 高分子化合物工业（高聚物工业） > 原料与辅助材料 > 合成高分子化合物 > 助剂 > 稳定剂 > 热稳定剂
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