有機(jī)酸（有機(jī)）金屬鹽對PVC的熱穩(wěn)定性能遞變規(guī)律與機(jī)理的研究.pdf

1、聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一，在全球范圍內(nèi)，PVC樹脂的需求量列于聚乙烯、聚丙烯之后居第三位。具有機(jī)械強(qiáng)度高、電絕緣性良好、耐腐蝕和難燃燒等的優(yōu)點，可生產(chǎn)出各種各樣的塑料制品。但是，PVC存在不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，不添加任何熱穩(wěn)定劑就會在加工過程中降解，脫出HCl，嚴(yán)重的還會發(fā)生黑化現(xiàn)象。因此，熱穩(wěn)定劑對PVC的加工是不可或缺的。隨著環(huán)保型熱穩(wěn)定劑獲得了更多的發(fā)展動力和市場需求，PVC熱穩(wěn)定劑的研究趨勢必然是高效的、性價比高的、無毒或低

2、毒的環(huán)保型熱穩(wěn)定劑。
　　本學(xué)位論文通過有機(jī)酸（有機(jī)）金屬對PVC熱穩(wěn)定性能的研究，闡明其熱穩(wěn)定遞變規(guī)律，解析其確切的作用機(jī)理，為尋找性能優(yōu)異、環(huán)保無毒的熱穩(wěn)定劑提供方向。本學(xué)位論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　1.參照文獻(xiàn)的方法合成了幾種對取代苯甲酸金屬鹽并對其進(jìn)行了熔程和紅外測定，研究了其作為PVC熱穩(wěn)定劑的穩(wěn)定性能。結(jié)果表明:
　　(1)同一金屬的對取代苯甲酸鹽的熱穩(wěn)定性能隨取代基常數(shù)的增大而提高。同一對取代苯

3、甲酸金屬鹽的熱穩(wěn)定性能隨金屬離子的極化力的增強(qiáng)而提高。對取代苯甲酸金屬鹽對PVC熱穩(wěn)定性能的遞變規(guī)律可以統(tǒng)一為:隨分子中與羧酸根羰基C原子相連基團(tuán)吸電子性的增強(qiáng)，熱穩(wěn)定性能提高。
　　(2)對取代苯甲酸金屬鹽應(yīng)該是通過其帶正電荷的羧酸根羰基C原子和（或）金屬離子作為親電中心與PVC發(fā)生親電反應(yīng)而抑制PVC變色的。對取代苯甲酸金屬鹽并不適用于傳統(tǒng)Frye和Horst熱穩(wěn)定作用機(jī)理。但是，PVC熱穩(wěn)定劑的確切作用機(jī)理還需進(jìn)一步的研究加

4、以闡明。
　　2.參照文獻(xiàn)的方法合成了對取代苯甲酸二烷基錫，并對其進(jìn)行了熔程和紅外測定，研究了其作為PVC熱穩(wěn)定劑的穩(wěn)定性能。結(jié)果表明:
　　(1)對取代苯甲酸二丁基錫對PVC的熱穩(wěn)定性能具有隨取代基常數(shù)的增大而提高的遞變規(guī)律。正丁基(n-C4H9)和正辛基(n-C8H17)的電子效應(yīng)相近，同一羧酸的二丁基錫和二辛基錫鹽具有相似的熱穩(wěn)定性能。上述遞變規(guī)律可更具本質(zhì)意義地表述為:對取代苯甲酸二烷基錫的熱穩(wěn)定性能隨取代基(R')

5、的吸電子性的增強(qiáng)而提高，也就是隨分子中與羧酸根羰基C原子相連基團(tuán)吸電子性的增強(qiáng)而提高。
　　(2)由于烷基的吸電子性小于苯基，月桂酸二烷基錫的熱穩(wěn)定性能不如相應(yīng)苯甲酸二烷基錫;
　　(3)對取代苯甲酸二烷基錫抑制PVC變色應(yīng)該是通過其帶正電荷的羧酸根羰基C原子和（或）二烷基錫離子作為親電中心與PVC發(fā)生親電反應(yīng)而實現(xiàn)的。這就表明，關(guān)于熱穩(wěn)定劑作用機(jī)理的傳統(tǒng)Frye和Horst理論不適用于對取代苯甲酸二丁基錫，其熱穩(wěn)定劑的確切

6、作用機(jī)理還需作進(jìn)一步的研究加以闡明。
　　3.參照文獻(xiàn)的方法合成了二元羧酸二丁基錫，并對其進(jìn)行了熔程和紅外測定，研究了其作為PVC熱穩(wěn)定劑的穩(wěn)定性能。結(jié)果表明:
　　(1)二元羧酸二丁錫對PVC的熱穩(wěn)定性能具有隨羧酸根的電離常數(shù)的增大而提高的遞變規(guī)律。馬來酸二丁基錫和馬來酸單丁酯二丁基錫能與PVC分子中共軛雙鍵發(fā)生分子間Diels-Alder環(huán)加成反應(yīng)，從而破壞其共軛結(jié)構(gòu)，抑制變色。二元羧酸二丁錫的熱穩(wěn)定遞變規(guī)律可統(tǒng)一為:二

7、元羧酸二丁錫的熱穩(wěn)定性能隨分子中與羧酸根的吸電子性的增強(qiáng)而提高。
　　(2)根據(jù)其熱穩(wěn)定性能遞變規(guī)律和分子結(jié)構(gòu)特點推測，二元羧酸二丁錫抑制PVC變色應(yīng)該是通過其帶正電荷的羧酸根羰基C原子和（或）二烷基錫離子作為親電中心與PVC發(fā)生親電反應(yīng)而實現(xiàn)的。這就表明，關(guān)于熱穩(wěn)定劑作用機(jī)理的傳統(tǒng)Frye和Horst理論不適用于二元羧酸二丁錫，熱穩(wěn)定劑的確切作用機(jī)理還需作進(jìn)一步的研究加以闡明。
　　4.參照文獻(xiàn)方法合成了對取代苯硫酚二丁基

8、錫，并對其進(jìn)行了熔程和紅外測定，研究了其作為PVC熱穩(wěn)定劑的穩(wěn)定性能。結(jié)果表明:
　　(1)對取代苯硫酚二丁基錫對PVC的熱穩(wěn)定性能具有隨苯環(huán)對位取代基的取代基常數(shù)的增大而提高的遞變規(guī)律。上述遞變規(guī)律可統(tǒng)一為:隨對取代苯硫酚二丁基錫的苯環(huán)對位取代基的吸電子性的增強(qiáng)，熱穩(wěn)定性能提高。對取代苯硫酚具有與對苯硫酚二丁基錫相似的遞變規(guī)律。同一取代基的對取代苯硫酚的熱穩(wěn)定性能比對取代苯硫酚二丁基錫差。因為Sn2+是(18+2)電子構(gòu)型的離子

9、，具有很強(qiáng)的極化力，對取代苯硫酚形成二丁基錫鹽之后，引入了吸電子性很強(qiáng)的Sn2+離子，對取代苯硫酚二丁基錫中帶正電荷的C原子吸電子性增強(qiáng)，熱穩(wěn)定性能提高。
　　(2)根據(jù)對取代苯硫酚二丁基錫的熱穩(wěn)定性能遞變規(guī)律和分子結(jié)構(gòu)特點推測，對取代苯硫酚二丁基錫抑制PVC變色應(yīng)該是通過其帶正電荷的C原子和（或）二烷基錫離子作為親電中心與PVC發(fā)生親電反應(yīng)而實現(xiàn)的。這就表明，關(guān)于熱穩(wěn)定劑作用機(jī)理的傳統(tǒng)Frye和Horst理論不適用于對取代苯硫酚