碱性白土PVC热稳定剂的表面改性及其应用

【作者】 黄克磊

【关键词】 聚氯乙烯 热稳定剂 硬脂酸 聚乙烯填充剂 碱性白土 表面改性

【导师姓名】韦藤幼，岑波，覃秀凤

【学位名称】硕士

【学位年度】2015-01-01

【学位授予单位】暂无

【分类号】TQ325.3

【录入时间】2017-06-21

【摘要】聚氯乙烯树脂(PVC)由氯乙烯单体聚合而成,由于其特有的难燃性、耐磨性和耐候性等特点,成为了目前五大通用塑料之一,与人们生活息息相关,是不可或缺的重要材料。但是聚氯乙烯存在不稳定结构,加工过程中会发生降解产生HC1,导致材料性能下降,因此热稳定剂是PVC加工中不可或缺的添加剂。市面上销售的热稳定剂有铅盐类稳定剂、金属皂类稳定剂、有机锡稳定剂等,由于高效无毒的稳定剂价格昂贵,致使价格便宜但有毒的铅盐稳定剂在限制使用后,仍然占据一定的市场。为了能够提供一种高效、无毒、价廉的热稳定剂,本文了探索了碱性白土作为PVC热稳定剂的可能性,研究了碱性白土表面改性制备工艺及其对应用性能的评价。本文是在制备高碱容量碱性白土的基础上,采用硬脂酸对碱性白土进行表面改性制备碱性白土PVC热稳定剂。以活化指数、石蜡中沉降体积为评价指标,考察了碱性白土表面改性过程中硬脂酸用量、改性温度、改性时间对粉体亲油性的影响,并通过X射线衍射、红外光谱等方法对分析了表面改性的机理,同时利用扫描电镜、动态图像粒度分析仪研究了碱性白土的表面形貌及粒径大小。将制备的碱性白土稳定剂应用于聚氯乙烯糊树脂中,通过刚果红实验、热烘箱法、热失重研究了该热稳定剂以及与硬脂酸锌复配后对材料热稳定性的影响；通过测定材料拉伸强度、断裂伸长率、体积电阻率研究热稳定剂对材料力学性能、电绝缘性的影响；对碱性白土热稳定剂的稳定机理进行了初步探讨,并与其他热稳定剂进行了性能与成本的对比。单因素实验结果表明,碱性白土最佳表面改性条件为：硬脂酸用量为3%,改性温度70℃,改性时间为2-3 h；表征分析结果表明,改性过程中,硬脂酸未进入膨润土的层间只在粉体表面反应生成了硬脂酸钙,既达到了碱性白土有机表面改性效果,又使其在塑料加工温度范围内层状结构保持不变,且经表面改性后碱性白土更稳定,其平均粒径为24.1μm；生产成本估算为2708元/吨,售价定为4500元/吨。聚氯乙烯糊树脂中添加碱性白土稳定剂,研究表明碱性白土明显提高了PVC热稳定性,主要通过层间负载的氢氧化钙吸收中和HC1,可作为一种长期型热稳定剂；当碱性白土的添加量少于5份时,其对材料的拉伸性能影响较小,有较好力学性能；可提高材料的体积电阻率、绝缘性好；与硬脂酸锌存在协同作用,改善了初期着色性,碱性白土3份时其最佳添加量为0.2份；与市面上常用的热稳定剂对比,碱性白土稳定剂性能优于钙锌热稳定剂,稍差于水滑石热稳定剂和铅盐热稳定剂,但其在价格上有明显优势,是代替有毒铅盐热稳定剂和高价热稳定剂的潜在新型稳定剂,具有广阔的市场前景。通过填充聚乙烯的探索实验可知,经硬脂酸改性碱性白土可作为一种填充剂。在添加量小于15份时,碱性白土拉伸强度优于添加同样质量的重质碳酸钙,断裂伸长率比添加碳酸钙的差,但具有明显抑烟功能,有望与卤素阻燃剂同时使用,降低发烟量,减少酸性气体释放。

【外文摘要】暂无