桐油基PVC复合热稳定剂的制备及性能研究(摘要)

汪 梅 (1.中国林业科学研究院，北京 100091;2.中国林业科学研究院林产化学工业研究所，江苏 南京 210042)

随着PVC制品的应用越来越广泛，由于国际环保、无毒化大形势下铅皂类热稳定剂在逐渐淘汰，有机锡和钙锌类发展十分迅速。但是其价格昂贵、合成工艺复杂使得国际对此类热稳定剂存在争议。钙锌热稳定剂是一种无毒、高效的PVC热稳定剂，但易于造成制品“锌烧”，因此在制品性能要求较高的场合受到限制。

为解决以上问题，本文作者以桐酸甲酯为原料，合成了高效、无毒型桐油基C21二元酸钙(TODC)、桐油基C22三元酸钙(TOTC)、桐油基C22三元酸镧(TOTL)和一种新型的桐油基β-二酮，开发出一种具有优异热稳定性的桐油基钙/硬脂酸锌二元体系、桐油基钙/硬脂酸锌/桐油基镧三元体系热稳定剂、桐油基钙/硬脂酸锌复合热多元体系稳定剂。主要的研究内容和结论如下:

1.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TODC、TOTC、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。

2.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，探讨了反应条件对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4 h。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:EBM的添加可有效改善PVC制品的初期着色性但并未提高其长期热稳定性。

3.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 3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3 g该三元复合热稳定剂加入100 g PVC/40 g DOP中，其静态热稳定时间在185℃可达到43 min。

4.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: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100 g PVC/40 g 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3 g，185℃下静态热稳定时间可达50 min，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。

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