PVC树脂热稳定性评价的检测分析

2018-05-11新疆天业集团有限公司石河子市832000陈建敏

石河子科技 2018年1期

（新疆天业（集团）有限公司，石河子市，832000）陈建敏

聚氯乙烯具有优异的性能，有良好的难燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、良好的耐候性、尺寸稳定性以及绝缘性；其综合力学性能、透明性、隔热性、消声和消震性也好，这些优良的性能使得PVC几乎可以应用于任何领域。PVC树脂在生产过程中,因聚合工艺配方、原料杂质含量等影响,不可避免地在PVC分子链上形成不同程度的缺陷结构,而PVC树脂是在高温条件下进行加工制成塑料制品的,这些缺陷结构使PVC树脂不够稳定,受热时容易分解释放出氯化氢,氯化氢又能促进PVC大分子链脱氯化氢反应,导致聚合物降解,引起产品变色,制品力学性能下降,严重制约着PVC树脂的使用范围和制品寿命。许多用户对PVC树脂的热稳定性提出了更高要求。

1 静态稳定性刚果红法

1.1 测试原理

PVC共混物或制品的试料在不通过空气并保持一定温度至其上面的刚果红试纸颜色由红变蓝。如果使用普通试纸，适宜的颜色变化对应pH=3，颜色变化所需时间为稳定时间。

1.2 测试仪器

试管：外径约17mm；壁厚约0.4mm；长度≥150mm。细玻璃管：内径（2～3）mm，长约100mm。塞子：中心钻一个能插入细玻璃管。油浴：容积不小于10L，控温精度0.5℃，具有绝热盖板，板面钻有能插入试管的孔。温度计：精度0.1℃；秒表。

1.3 测试步骤

将制备好的试料放入试管中，高度约50mm，轻微振动，不应使试料装得过实或粘在试管壁上。

将试纸一端卷起插入玻璃管，将细玻璃管插入塞子中，并调节试纸底部距试料表面高度。

将准备好的试管浸入已达测试温度的油浴中至试样表面同一高度，开始计时。

当试管中的刚果红试纸出现明显的由红变蓝标志时，停止计时。当使用普通试纸时，最后点对应颜色指示为pH=3，停止计时。

1.4 测试结果

由表1可知，不同样品在180℃和200℃刚果红试纸的变色时间不同，变色时间越长表明该样品静态稳定性越好。不同载体刚果红对照情况见表2。

表2 不同载体刚果红对照

备注：GB/T2917-1982，三甘醇可作为载体，也可选择满足要求的其他热载体。

1.5 测试注意事项

定期对油浴锅温度进行校正。试管的外径、壁厚、长度及细玻璃管的内径、长度必须符合规范。刚果红试纸变色范围从微紫—微蓝—蓝色需做了大量试验，同时用普通pH试纸进行比对。热载体对结果有一定的影响。

2 白度法

2.1 测试原理

聚氯乙烯树脂在高温下发生分解反应的同时，呈现出白度下降。而不同样品在相同受热条件下得到的白度存在差别，从而体现出耐热性的不同。本标准根据这一特性，采用热试验箱，将试样在规定条件下受热后，测定白度。所测结果可作为样品间在规定条件下耐热性的相对比较值。

2.2 测试仪器

白度仪，应符合下列条件：测量系统的照明与探测条件为d/0或符合国际照明委员会（CIE）规定的其他结构。所测白度为R457白度；测量系统的光谱特性为主峰波长457nm，半峰宽44nm；仪器读数最小值0.1%，重复性≤0.5%。

热实验箱，带转盘和鼓风，箱内温度均匀，可控制在（130～200）℃±1℃；试样瓶（或称量瓶），Ф 70mm×35mm,不具盖，壁厚均匀，质量为（45±5）g；天平，准确至0.1g；试验筛，筛孔尺寸为0.250mm；样品勺（或不锈钢汤勺）；秒表。

2.3 测试步骤

称取（9.5～10.5）g试样，均匀平铺在试样瓶底部。热试验箱升至规定温度后，打开箱门，迅速地把该试样瓶放在箱内的转盘上，此时试样瓶的上平面与温度计的垂直距离应为1cm，并立即关门计时，同时开动转盘。此时箱内温度与规定温度的差不应大于5℃，并应在2min内升至规定温度。距规定的受热时间±5s时，关停转盘，取出试样瓶。及时用样品勺把试样瓶中结块的试样搅成粉末待测。将待测试料置于样品池中，并超过池框表面。用玻璃板压实，使表面平整无凸凹、斑痕等现象。将此样品池放在仪器的样品座上测定白度，再将样品池在座上水平旋转90°测定白度，取其算术平均值为测定值。

2.4 测试结果

表3 不同样品在160℃，10min的白度值（%）

由表3可知，不同样品存在160℃，10min的白度差，白度值越高表明该样品热稳定性越好。

2.5 测试注意事项

称量瓶质量、壁厚均匀必须严格控制在规定范围内。定期检定热试验箱。热试验箱开关门温度两分钟后必须恢复至规定温度，样品放入热试验箱的位置与离温度计距离在1cm之内，严格控制样品在热试验箱内的准确时间。

3 动态热稳定性

3.1 测试原理

以聚氯乙烯均聚物共聚物为主的共混物和制品，通过以薄片形式放置在高温中发生变色程度测定热稳定。

表4 实验过程中影响白度（%）检测结果因素分析数据

3.2 测试仪器

双辊炼塑机,160mm×320mm,速比 1：（1.22～1.35）（快辊筒转速19.5～24.0r/min）,辊筒表面温度能控制在（140～165）℃±2℃。表面测温仪，量程中的（140～165）℃范围，分度值1℃，热电偶允差不低于3级。厚度计（0～5）mm,分度值0.01mm。热实验箱，带转盘和鼓风，箱内温度均匀，可控制在（130～200）℃±1℃。

3.3 测试步骤

使用双辊炼塑机，辊筒表面温度控制在152℃±2℃，时间为6min±5s,在盛料杯中依次加入50g树脂、DOP22.5g，1.0g硬脂酸钡搅拌均匀。清洁辊筒表面并接通热源，加热至辊筒温度符合要求后，把辊筒调至试片厚度所需间隙，同时排风；开动炼塑机，将盛料杯试料投入辊筒上，同时计时。使试料包在快辊上，不断切翻。带全部成片后，清除两端粘附粉末，并使试样在辊间分布均匀，呈滚动状态，防止有局部隆起。在（1.5～2.0）min之间，取样检查包辊两端试片厚度（检查样片不应放回辊中，但最后试片总质量不少于65g）,并及时调整到要求厚度。1.5min后每0.5min切翻一次，料卷应贴辊筒转动，到6min时拉出试片。将炼塑后试样剪片放入热实验箱，在150℃恒温下进行，每20min取出一个样品，样品厚度0.26～0.3mm之间，整体试验时间根据需要制定。