PVC樹(shù)脂是最早開(kāi)發(fā)的熱塑性塑料。它具有難燃燒、高力學(xué)性能、價(jià)格低廉、原料來(lái)源豐富、制造工藝成熟等特點(diǎn)。然而,它還存在著(zhù)一些難以克服的缺點(diǎn),熱穩定性能差是其突出的缺點(diǎn)之一。水滑石是一類(lèi)具有廣闊應用前景的層狀無(wú)機材料,典型的水滑石類(lèi)化合物MgsAKOHCOalO最早于1842年由瑞典的Circa發(fā)現,它的結構非常類(lèi)似于水鎂石Mg(OH),由MgO6八面體共用棱形成單元層,位于層上的Mg2+Al3+OH一層帶正電,層間可交換的陰離子COt與層上正電荷平衡,使得這一結構呈電中性。由于水滑石的特定結構與性能,將水滑石作為PVC樹(shù)脂的助熱穩定劑具有良好的應用前景。1980年日本Kyowa化學(xué)公司率先將水滑石填充到PVC中用作熱穩定劑。但用水滑石與有機錫作為共熱穩定劑的研究罕見(jiàn)報道。本文選用有機錫與水滑石作為共熱穩定劑,這符合PVC樹(shù)脂熱穩定劑向無(wú)毒安全方向發(fā)展的趨勢,且用部分水滑石替代部分較昂貴的有機錫熱穩定劑在工業(yè)生產(chǎn)中具有現實(shí)意義。
1實(shí)驗部分11主要原料PVC樹(shù)脂,SG-5型,北京化工二廠(chǎng);有機錫(硫醇類(lèi))8831,北京化工三廠(chǎng);硬脂酸C18H35O2,分析純,北京求賢化工試劑廠(chǎng);丙烯酸酯類(lèi)(ACR),工業(yè)品,蘇州安利化工廠(chǎng);水滑石,Mg/Al=2,本校自制;固體石賠,工業(yè)品,北京燕山石化公司。
1.2實(shí)驗設備高速混合機,GH-10D型,北京塑料機械廠(chǎng);雙輥筒煉塑機,SK-160B型,上海橡膠機械廠(chǎng);差熱天平,PCT-IA型,美國;Brabemder轉矩流變儀,PLV- 1.3材料的制備1.31混料將各組分通過(guò)高速熱混料機械攪拌,加料順序為穩定劑有機錫8831、潤滑劑硬脂酸及石蠟、加工助劑ACR.穩定劑加入時(shí)的溫升為50-60 C,潤滑劑加入時(shí)的溫升為70-80工加工助劑加入時(shí)的溫升為90-100°C.當混料完成后,待其冷去口,在35-40C出料?;旌狭嫌米鰾rabender扭矩流變儀實(shí)驗試樣及進(jìn)一步塑煉。
2塑煉將上述混合料在雙輥混煉機進(jìn)行塑煉,溫度控制在165-170C之間,反復塑煉8-10mim塑煉過(guò)程中,輥距由小到大,再由大到小,使樣品很好的塑化,最后將樣品壓為約1mm厚的薄片出樣。
1.4測試1.41熱穩定時(shí)間按照GB881588標準將PVC薄片剪成邊長(cháng)為2mm的細粒,將粒子裝在試管中,在規定位置放一個(gè)剛果紅試樣條,試管口封好,放在甘油浴中,在(200±2)C溫度下觀(guān)察剛果紅試樣條變色時(shí)間,試樣條剛開(kāi)始變色的時(shí)間即為熱穩定時(shí)間。
2熱失重分析熱重分析可用來(lái)表征材料的熱分解溫度。所用儀器是PCT-IA熱重分析儀,實(shí)升溫速度品總質(zhì)量約20mg,測量溫度區間50~700C.由此測得樣品熱失重曲線(xiàn)。由于開(kāi)始分解溫度不好確定,所以用失重1%時(shí)的溫度代替見(jiàn)。
2.2不同水滑石含量對PVC加工性能的影響測試了不同水滑石含量的PVC材料在Braben- der扭矩流變儀中受恒速轉子攪動(dòng)下的平衡轉矩值。
該值越低,表明流動(dòng)性越好。結果見(jiàn)表1.表1不同水滑石含量的PVC材料的平衡轉矩值w(水滑石)/%平衡轉矩八以、)北京化工大學(xué)學(xué)報水滑石在PVC中熱穩定機理示意圖Fig.水滑石的加入對物料的流動(dòng)加工性能有一定的影響,水滑石為1%~2%時(shí)物料流動(dòng)性、加工性能最好。這是由于水滑石加入后其在加工過(guò)程中嵌入PVC長(cháng)鏈間,當物料塑化流動(dòng)時(shí),PVC長(cháng)鏈由于水滑石的阻隔所以流動(dòng)時(shí)粘度下降、流動(dòng)性增加,而水滑石本身的層狀結構又使其具有一定的潤滑性,使物料的加工性能得到提高。當水滑石的含量進(jìn)一步增加時(shí),水滑石顆粒的接觸幾率增加,流動(dòng)時(shí)互相剪切,又使物料的粘度增加,流動(dòng)性變差。