新型多功能脲衍生物類PVC熱穩(wěn)定劑的設(shè)計、制備、應(yīng)用及穩(wěn)定機(jī)理研究.pdf

1、聚氯乙烯(PVC)性能優(yōu)越，是一種應(yīng)用十分廣泛的熱塑性塑料，但其熱穩(wěn)定性能差，必須加入一定量的熱穩(wěn)定劑才能加工成型。目前常用PVC熱穩(wěn)定劑以鉛鹽類、金屬皂類、有機(jī)錫類等含有金屬離子的熱穩(wěn)定劑為主。隨著人類環(huán)保意識的增強(qiáng)，國內(nèi)外正掀起研究開發(fā)環(huán)保熱穩(wěn)定劑以取代傳統(tǒng)非環(huán)保品種的熱潮。純有機(jī)熱穩(wěn)定劑不含金屬元素，是目前新型環(huán)保熱穩(wěn)定劑研發(fā)熱點。
　　本文選取在有機(jī)熱穩(wěn)定劑中效果較為突出的脲衍生物作為研究對象，設(shè)計合成了一系列尿嘧啶類有機(jī)

2、化合物，利用剛果紅法、烘箱變色法等方法系統(tǒng)研究了這些化合物對PVC熱穩(wěn)定性能的影響。結(jié)果表明這些化合物具有比鈣鋅穩(wěn)定劑和二苯基硫脲更良好的熱穩(wěn)定劑效果，這是由于它們可以通過取代PVC鏈上不穩(wěn)定氯原子及吸收氯化氫(HCl)來阻止PVC降解。在此基礎(chǔ)上考察尿嘧啶類化合物結(jié)構(gòu)與其熱穩(wěn)定效果的關(guān)系發(fā)現(xiàn)這些化合物中的氮原子在穩(wěn)定反應(yīng)中起到了關(guān)鍵作用。此外，尿嘧啶類化合物還展現(xiàn)了與硬脂酸鋅良好的協(xié)同熱穩(wěn)定效果。
　　在尿嘧啶作為PVC熱穩(wěn)定劑

3、的研究基礎(chǔ)上，通過分析影響含氮類熱穩(wěn)定劑穩(wěn)定效果的因素，將與尿嘧啶結(jié)構(gòu)相似而氮元素含量更高的尿囊素作為新型的PVC熱穩(wěn)定劑進(jìn)行研究。結(jié)果顯示尿囊素的熱穩(wěn)定效果比6-氨基尿嘧啶更好，這說明了提高氮元素含量是提高該類熱穩(wěn)定劑穩(wěn)定效果的有效方法。將尿囊素作為鈣鋅穩(wěn)定劑的輔助穩(wěn)定劑使用，發(fā)現(xiàn)尿囊素與硬脂酸鋅具有良好的協(xié)同熱穩(wěn)定作用，尿囊素能大幅提升鈣鋅穩(wěn)定劑的長期熱穩(wěn)定效果。
　　使用與尿嘧啶結(jié)構(gòu)相似的氰尿酸作為原料，通過綠色簡便的合成工

4、藝制得了新型的有機(jī)鋅化合物氰尿酸鋅。通過元素分析、紅外光譜分析結(jié)果推測出合成的氰尿酸鋅的分子式為Zn3(C3N3O3)2·ZnO。將氰尿酸鋅用作PVC熱穩(wěn)定劑發(fā)現(xiàn)，氰尿酸鋅比硬脂酸鋅的效果更好，尤其是長期熱穩(wěn)定效果，這是因為氰尿酸鋅有機(jī)酸根部分也能吸收部分HCl，減少了氯化鋅的生成，延緩了鋅燒。另一方面，氰尿酸鋅與硬脂酸鈣并用時能發(fā)生良好的協(xié)同熱穩(wěn)定作用，其熱穩(wěn)定效果比傳統(tǒng)的硬脂酸鋅/硬脂酸鈣更好。此外，熱穩(wěn)定劑復(fù)配研究發(fā)現(xiàn)二苯甲酰甲烷

5、能提高氰尿酸鋅/硬脂酸鈣復(fù)合熱穩(wěn)定劑抑制PVC初期著色的能力，季戊四醇能提高其長期熱穩(wěn)定效果，而環(huán)氧大豆油效果最佳兼具以上兩種功能。
　　選取苯基脲作為原料合成了一系列帶有不同長度烷烴鏈的苯基脲衍生物，表征這些化合物對PVC熱穩(wěn)定性能的影響，探究氮原子電子云密度對脲衍生物熱穩(wěn)定劑穩(wěn)定效果的影響。結(jié)果顯示這些苯基脲衍生物比苯基脲的熱穩(wěn)定效果更好，而且烷烴鏈越長苯基脲衍生物的熱穩(wěn)定效果越好。這是因為烷烴鏈?zhǔn)桥烹娮踊鶊F(tuán)，造成了氮原子上電

6、子云密度變大，使其取代不穩(wěn)定氯原子能力增強(qiáng)，從而使熱穩(wěn)定效果提升。將這些苯基脲衍生物與硬脂酸鋅并用也能產(chǎn)生良好的協(xié)同穩(wěn)定作用，這歸功于它們能絡(luò)合氯化鋅使其失去催化PVC降解的能力。
　　針對6-氨基-1，3-二甲基尿嘧啶作為PVC熱穩(wěn)定劑的缺陷，通過分子設(shè)計以其為原料合成了一系列雙尿嘧啶類化合物。作為PVC熱穩(wěn)定劑，這些雙尿嘧啶化合物具有比6-氨基-1，3-二甲基尿嘧啶更加優(yōu)秀的熱穩(wěn)定效果。而且這些雙尿嘧啶化合物改進(jìn)了6-氨基-1