1、PVC 热稳定剂水滑石改性研究摘要：本文探索一锅法合成水滑石和硬脂酸锌，并以产物对 PVC热稳定性能作为评价指标，探讨确定水滑石的投料比以及水滑石与硬脂酸锌的最适比例；并对水滑石进行锌改性研究，分析其变化及规律。 关键词：聚氯乙烯 热稳定剂 水滑石 1.PVC 热降解及热稳定机理 1.1 PVC 热降解机理 PVC 在受热或受到高能量射线（如紫外线）的影响下会发生脱 HCl的自催化反应1。 PVC 热分解时，按链式机理脱出和 HCl等自由基和分子，产生的 HCl和 Cl?有催化作用，导致脱 HCl链式反应发生。随着 PVC的不断脱出，共轭序列不断加长，PVC 的颜色也逐渐加深，最后形成棕色，以
2、致黑色。 1.2 PVC 热稳定原理 改善 PVC的热稳定性主要有两方面：一是改善合成工艺或通过共聚改性来减少聚合物分子中的薄弱环节，增加其内在的热稳定性；另一方法就是添加热稳定剂。 热稳定剂是起到抑制或终止 PVC降解链式反应的作用。 水滑石类热稳定剂，它是日本在 20世纪 80年代开发的一类新型无机 PVC辅助稳定剂，其热稳定效果比钡皂、钙皂及它们的混合物好。此外，它还具有透明性好、绝缘性好、耐候性好的优点， 不受硫化物的污染，无毒，能与锌皂及有机锡等热稳定剂起协同作用，是极有开发前景的辅助热稳定剂。 水滑石又叫层状双金属氢氧化物， 简称 LDHs ， 该类材料的化学结构通式为 ，式中，0
3、z0.5，最好为 0.25z0.35；0n1，最好为0n0.2。水滑石层板表面具有碱性，可以吸收 PVC热分解放出来的HCl，同时层间碳酸根离子可以与氯离子进行离子交换，从而具有抑制PVC自催化分解，稳定 PVC的效果。LDHs 所具有的结构和性能特点，使得 LDHs填充 PVC具有多种特性： （1）与其他热稳定剂如有机锡、铅或锌盐等共同作为热稳定剂，可进一步提高 PVC的热稳定性； （2）与其他助剂共用，提高 PVC的光稳定性和耐候性； 1.3 研究方向 在现有的工艺中，还会有过量的可溶性碳酸盐随母液过滤掉，造成浪费与污染。通过工艺改进与研究，减少碳酸盐的用量和排放量，对水滑石的工业发展有重
4、要意义。 二、实验部分 2. 实验操作与原理 2.1 合成原理与方法 以 NaOH-Na2CO3为沉淀剂，合成水滑石的离子反应方程式可表示如下： （1-x）M2+M3+2OH-+x/nAn-+mH2O=M2+1-xM3+x（OH）2（An-）x/n?H2O （2-1） 合成硬脂酸锌的反应方程式可表示如下： CO32-+2HSt=2St-+H2O+CO2 （2-2） 2St-+Zn2+=ZnSt2 实验计划， 将 Mg、Al 盐混合溶液按适当比例分两步投料进行反应（下称“二步式工艺” ） ，所得水滑石与将 Mg、Al 盐混合溶液一步投料进行反应得到的产品相比。 图 2. 实验流程图 三、成品性能
5、测试 3.1 CO32-过量程度对水滑石热稳定性能的影响 用共沉淀法工艺合成水滑石时，CO32-通常必须过量，而过量的可溶性碳酸盐会在后处理中随母液过滤和洗涤中排放掉。在一锅法合成中，过量的碳酸盐与硬脂酸反应，生成通常使用的热稳定剂硬脂酸锌，从而实现碳酸根的零排放。那在一锅法合成中，CO32-的过量程度会对水滑石的热稳定性产生的影响见表 3.1 由表 3.1可见， CO32-的过量程度对水滑石的热稳定性能影响并不大，前期跟长期热稳定性能基本相同。这就说明在实际生产中，可以根据硬脂酸锌的用量，来确定 CO32-的过量程度，使得 CO32-达到零排放和零污染。 3.2 镁铝投料比对水滑石热稳定性能
6、的影响 由水滑石通式知道，Mg 离子与 Al离子的摩尔比并不是固定的。不同摩尔比会影响水滑石晶体结构以及颗粒大小等，最终会对水滑石的热稳定性能产生一定的影响。 表 3.1 一锅法中 CO32-过量对水滑石性能的影响注 CO32-过量程度（X） 受热时间/min 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 35% 25% 15% 5% 0% 注：实验配方：PVC 100，DBP 50，HTc-ZnSt2 1.4，ESBO 3.0，HDBM，0.2；实验温度 180。 表 3.2镁铝投料比对水滑石热稳定性能的影响注 Mg：Al=Y：2 受热时间/min 0 20 40 60
7、 80 100 120 140 160 180 200 4.25：2 4.5：2 4.75：2 注：实验配方：PVC 100，DBP 50，HTc-ZnSt2 1.4，ESBO 3.0，HDBM，0.2；实验温度 180。 由表 3.2可见，前期稳定性而言，三种比例基本相同；而从中长期而言，镁铝投料比为 4.5：2，要优与其他两种。 四、结论 本文探索一锅法合成水滑石和硬脂酸锌，并以产物对 PVC热稳定性能作为评价指标，探讨确定水滑石的投料比以及水滑石与硬脂酸锌的最适比例；并对水滑石进行锌改性研究，分析其变化及规律。得到以下主要结论： 1.在一锅法合成水滑石和硬脂酸锌中，CO32-的过量程度对产物的热稳定性能没有多大影响。 2.在一锅法合成中，镁铝的最适投料比为 4.5：2。
