液体多元复合热稳定剂的性能研究

论文摘要

液体复合金属皂类热稳定剂,因其清洁环保、便于计量、价格低廉、生产与应用过程无粉尘污染,得到了越来越广泛的应用,尤其适用于软质透明聚氯乙烯（PVC）材料,如透明电缆线、软质玩具、医疗器械、食品包装膜、人造革制品等。本文主要研究了混合有机酸液体Ca/Zn复合热稳定剂的制备工艺,对中间体金属皂的合成工艺进行了探讨,在此基础上研究了各种金属皂、辅助热稳定剂以及抗氧剂对PVC热稳定性的作用特点;通过合理的复配,找到了各组分最佳的配比,设计了适用于不同加工过程的热稳定剂配方,发现了合成工艺过程与PVC稳定作用一些规律性现象,在此基础上进行了年产250吨工业化试验。通过稀土La3+对液体Ba/Zn二元复合体系进行改性,开发了液体La/Ba/Zn三元复合热稳定剂,将其应用于软质PVC试片,通过热老化变色法、热重分析（TG）、紫外光谱分析（UV）研究了稀土La3+对PVC热稳定性的改善以及La/Ba/Zn之间的协同作用;通过转矩流变仪研究了稀土La3+对PVC塑化性能的改善;从电子构型的角度,对La3+改性液体Ba/Zn的作用机理进行了探讨。实验结果表明,通过各组分的合理复配,液体Ca/Zn二元复合热稳定剂的热稳定性可明显改善。当液体Ca/Zn稳定剂中锌含量为1.5%,钙含量应为2%,二苯甲酰基甲烷（HDM）为2%,亚磷酸三苯酯（TNPP）为10%,抗氧剂1010为1%,抗氧剂1076为1%,抗氧剂168为2%时,添加3phr该配方稳定剂的PVC试片在180℃热老化烘箱中可保持70min稳定性（不变色）。研究证明,稀土La3+具有较强的锌烧抑制力,可应用于高锌配方中,在保持初期白度的同时也改善了产品的长期热稳定性;当液体热稳定剂锌含量为3%,添加5%的La3+能使180℃锌烧时间延迟至40min;La/Ba/Zn三元复合体系有明显的协同效应,当La/Ba质量比为1:1时,协同效应最为显著,180℃锌烧时间可达60min;同时,La3+还可以显著改善PVC制品的加工性能,与Ba/Zn、Ca/Zn相比,添加La/Ba/Zn三元复合热稳定剂的PVC树脂较具有更优异的塑化性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 热稳定剂的发展现状与作用机理
• 1.1.1 热稳定剂的发展现状
• 1.1.2 热稳定剂的作用机理
• 1.2 热稳定剂的分类及特点
• 1.2.1 热稳定剂的分类
• 1.2.2 铅盐类热稳定剂
• 1.2.3 金属皂类热稳定剂
• 1.2.4 有机锡类热稳定剂
• 1.2.5 稀土热稳定剂
• 1.2.6 有机锑热稳定剂
• 1.2.7 水滑石类热稳定剂
• 1.2.8 辅助热稳定剂
• 1.3 液体复合金属皂类热稳定剂
• 1.3.1 液体复合金属皂类热稳定剂的配方设计
• 1.3.2 液体多元复合热稳定剂的生产工艺
• 1.4 热稳定剂的发展趋势
• 1.5 课题意义与研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验药品及仪器
• 2.1.1 原料与试剂
• 2.1.2 实验仪器及设备
• 2.2 中间体的合成与分析
• 2.2.1 金属皂的合成
• 2.2.2 液体稀土有机酸盐的制备
• 2.2.3 液体复合热稳定剂的复配
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 异辛酸锌中间体中锌含量的测定
• 2.3.2 油酸钙中间体中钙含量的测定
• 2.3.3 异辛酸镧中间体中镧含量的测定
• 2.3.4 红外光谱分析
• 2.4 热稳定剂的热稳定性能测试方法
• 2.4.1 静态热稳定时间（刚果红法）
• 2.4.2 热老化烘箱法
• 2.4.3 动态辊压试验
• 2.4.4 电导率法
• 2.4.5 热重分析（TG）
• 2.4.6 紫外光谱分析
• 2.5 应用性能试验
• 2.5.1 力学性能试验
• 2.5.2 加工性能试验
• 2.6 毒性的测定方法
• 2.7 工业化试验
• 第三章 复合稳定剂中间体有机酸盐的合成与分析
• 3.1 液体锌中间体的合成与研究
• 3.1.1 合成步骤
• 3.1.2 结果与讨论
• 3.1.3 异辛酸锌的结构分析
• 3.2 液体钙中间体的合成及分析
• 3.2.1 合成步骤
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.3 液体镧的合成与分析
• 3.3.1 合成步骤
• 3.3.2 结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 液体钙/锌复合热稳定剂的性能研究
• 4.1 液体钙/锌复合热稳定剂的性能研究
• 4.1.1 锌皂对PVC 热降解的影响
• 4.1.2 钙/锌皂复配比的研究
• 4.1.3 辅助稳定剂对钙/锌复合体系的协同作用
• 4.1.4 抗氧剂对液体钙/锌热稳定剂的协同作用
• 4.2 工业化试产
• 4.2.1 主要生产设备
• 4.2.2 操作流程
• 4.2.3 过滤形式
• 4.2.4 加热系统选择
• 4.2.5 仪表电器控制系统
• 4.2.6 存在的问题
• 4.2.7 产品外观及应用
• 4.2.8 与不同热稳定剂比较
• 4.2.8.1 热稳定性能的比较
• 4.2.8.2 力学性能的比较
• 4.2.8.3 加工性能的比较
• 4.2.9 产品改进计划
• 4.3 本章小结
• 第五章 稀土镧盐改性液体复合热稳定剂的性能研究
• 5.1 镧/锌皂的复配及性能研究
• 5.1.1 稀土镧盐对稳定剂的作用
• 5.1.2 富锌配方下镧/锌的协同作用
• 5.1.3 镧对辅助热稳定剂协同作用的影响
• 3+改性液体钡/锌复合热稳定剂的性能研究'>5.2 LA³⁺改性液体钡/锌复合热稳定剂的性能研究
• 3+与钡/锌的协同作用'>5.2.1 La³⁺与钡/锌的协同作用
• 3+掺杂钡/锌对PVC 的热稳定作用'>5.2.2 La³⁺掺杂钡/锌对PVC 的热稳定作用
• 5.2.3 紫外光谱分析
• 5.2.4 塑化性能比较
• 3+掺杂二元复合热稳定剂的机理探讨'>5.3 LA³⁺掺杂二元复合热稳定剂的机理探讨
• ³⁺的热稳定作用机理探讨'>5.3.1 La³⁺的热稳定作用机理探讨
• 3+与Ba/Zn 的协同作用机理'>5.3.2 La³⁺与Ba/Zn 的协同作用机理
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文