PVC稳定剂的检测.doc

1 水滑石、有机类等辅助类的研究 有机物类单一使用时，热稳定效果不好，常与含金属的热稳定剂复合使用。目前常用的有机热稳定剂有多元醇、亚磷酸酯、环氧大豆油，1，3- 二酮等。多元醇的作用机理是：络合产生具有催化效果的氯化物，从而提高金属类的热稳定效果。最常用的多元醇有季戊四醇、山梨酸醇和二季戊四醇等。WangMing 等研究了季戊四醇对钙锌热稳定剂的热稳定作用，S.van E.Daan 等研究了多元醇对PVC的加工性能的影响。亚磷酸酯是有机类热稳定剂最重要和使用量最大的一种，当与金属皂复配使用时，效果明显。常用的有烷基和芳基的亚磷酸酯类。环氧油类物质近年来引起了人们越来越多的注意，这类化合物的特点是分子内含有一个或者多个环氧基团，当PVC 受热产生氯化氢时，环氧基团能够迅速与其反应，阻断氯化氢对PVC 的自催化作用，从而提高PVC 的热稳定性。由于环氧油类对PVC 有较强的增塑作用且无毒，近年来，多用于软质如食品包装瓶的软塞的增塑剂和热稳定剂。吴茂英等研究β- 二酮与含锌化合物的热稳定效果，指出β-二酮锌配合物具有优异的热稳定效能。有机类PVC 热稳定剂的研究是进入21 世纪以来研究的热点之一。以埃及Sabaa 为代表的研究人员研究了多种有机物及其衍生物对PVC 的稳定作用，典型的物质有香草醛– 希夫碱、巴比妥酸等，这些有机物具有优异的热稳定性能。除了上述有机辅助热稳定剂外，在PVC 的热稳定行业中，水滑石、合成沸石、高氯酸盐等无机物也常用做辅助热稳定剂。水滑石为层状无机含金属材料，其分子通式为：Mg6Al2（OH）16CO3，同时带有一定的结晶水，传统按共沉淀法来合成。当水滑石 用作PVC 热稳定剂时，能够和PVC 加工降解过程中释放的氯化氢反应，当水滑石单独用作PVC 热稳定剂时，效果不理想，一般和金属皂复配使用。水滑石较为明显的缺点是与PVC 的相容性不好，近年来，不同的研究者通过减小水滑石粒径提高其在PVC 中的分散度或者对水滑石分子修饰提高相容性。合成沸石或者分子筛类化合物的结构种类较多，一般为含有硅和铝的氧化物复合体，同时含有结晶水，分子内含有规则的孔状结构。近年来，沸石在PVC 行业作为热稳定剂也有人研究和使用。 2　测试方法 PVC 最终制品用于不同的行业。性能不同， PVC 热稳定剂的评价和测试就需要不同的方法。总的来说，有静态和动态两大种方法，其中静态的有刚果红试纸法、老化烘箱试验和电势法，动态的有转矩流变仪实验和动态双辊实验，现分别论述如下。 2．1　刚果红试纸法 根据国标GB2917.1–2002，刚果红实验法作为测试PVC 热稳定剂的一种主要测试方法，其实验装置如图1所示。 使用油浴锅，内置甘油，将要测试的PVC 同热稳定剂混合均匀后的物料装入小试管之中，轻微震荡使物料变的结实，然后放入油浴锅之中，油浴锅中甘油提前设定温度约170℃，使小试管内PVC 物料的上表面与甘油的上表面相平，小试管上方，塞入一个带有细玻璃管的塞子，玻璃管上下通透，在玻璃管的下方将刚果红试纸打卷插入，使刚果红试纸的下边缘与PVC 物料的上边缘相距约2 cm。实验开始后，记录下从放入试管至试管内刚果红试纸开始变为蓝色的时间，即为热稳定时间。这个实验的基本理论是当PVC 在约170℃下的温度时，会急剧分解，但由于添加了热稳定剂，抑制了其分解，随着时间的延长，热稳定剂发生消耗，当消耗完成时，PVC 会急剧分解释放出HCl 气体，此时，试管内的刚果红试剂由于极易与HCl 发生反应而变色，会立刻显现出来，记录下此时的时间，通过时间的长短来判断热稳定剂效果的优劣。 2．2　静态烘箱试验 制备除热稳定剂之外PVC 粉与其它加工助剂（如润滑剂、抗冲改性剂、填充剂等）的高速混合试样。取一定上述试样，按一定比例添加不同的热稳定剂，混合均匀后，加至双棍混炼机上进行试片制备，一般在不添加增塑剂的情况下，双辊温度设定在160～180℃，在添加增塑剂时，辊温一般在140℃左右。利用双棍反复压片得到均匀的片后下片，然后剪片，得到一定尺寸的含不同热稳定剂的PVC 样片。将不同PVC 试片放置于一个固定装置上，然后放置到恒温（一般为180℃）的烘箱内，每隔一段时间（如10 min 或15 min），来记录试片的颜色变化，直到变黑为止。通过烘箱老化试验，可以判断热稳定剂对于PVC 热稳定效果的优劣，尤其是对颜色变化的抑制能力，一般认为，PVC 受热时，颜色会发生白– 黄–褐– 棕– 黑一系列由浅至深的变化，通过一定的时间下PVC 的颜色即可判断降解情况。 2．3　电势法（电导法） 电势法测定PVC 热稳定效果的实验装置如图2 所示。 实验装置主要有四部分组成，最右侧为惰性气体装置，一般使用氮气，但有时也使用空气，区别在于当使用氮气保护时，可以避免空气中的氧气氧化P