CN105885087B - Pvc热稳定剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及PVC领域,特别涉及一种PVC热稳定剂及其制备方法。本发明的PVC热稳定剂合成方法简单,稳定性好,不含任何重金属,无毒、环保,其特殊的结构能够有效吸附游离的HCl,具有非常优异的热稳性能。
Description
技术领域
本发明涉及PVC领域,特别涉及一种PVC热稳定剂及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是产量仅次于聚乙烯的第二大通用塑料,具有高强度、耐腐蚀、难燃以及绝缘性、透明性等优点,广泛应用于工业建筑、农业、日用品、包装、典礼、公用事业等领域。但是由于(PVC)高分子链上含有不稳定氯原子,在100℃时即开始分解脱出HCl,分子链上随即形成具有生涩的共轭多烯结构,制品变色。HCl对PVC的降解具有催化作用,HCl的积累大大加速PVC的降解,使得材料验收急剧加深,物理机械性能下降,甚至碳化丧失使用价值。因此,热稳定剂是PVC材料中的必须添加剂,但是现有的PVC热稳定剂往往对HCl的吸附较差,因此亟需可发出一种新型的能够有效吸附HCl的热稳定剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种PVC热稳定剂。
本发明的另一个目的在于提供上述PVC热稳定剂的制备方法。
PVC热稳定剂,该热稳定剂化学式为(C12H12N2S)(C6H8O4)Zn,其中,C6H8O4为己二酸根,C12H12N2S为二(吡啶-4-基甲基)硫烷,所述热稳定剂为三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数为a=13.126(7) Å,b=9.904(8) Å,c=12.461(2) Å,α=84.12(3) º,β=76.61(2) º,γ=79.14(5) º,V=1619.36 (8) Å3。
上述的PVC热稳定剂的制备方法为:将有机化合物二(吡啶-4-基甲基)硫烷、己二酸和硝酸锌溶于二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶剂当中,其中二甲基甲酰胺和乙醇的体积比为2:1,在室温下搅拌形成混合液A,然后将所述混合液A在55℃下反应回流36小时得到混合液B,最后将所述混合液B在水热条件下加热反应后缓慢降温得到所述PVC热稳定剂。
其中,二(吡啶-4-基甲基)硫烷英文为:bis(pyridin-4-ylmethyl)sulfane。
进一步的,所述的加热温度为160℃~180℃,加热反应时间为24~48小时。
进一步的,所述的降温为2℃/小时~5℃/小时降至室温。
进一步的,所述二(吡啶-4-基甲基)硫烷、己二酸和硝酸锌的摩尔比为1:1:1。
上述的热稳定剂在PVC中的应用。
本发明具有如下有益效果:
本发明的PVC热稳定剂合成方法简单,稳定性好,不含任何重金属,无毒、环保,其特殊的结构能够有效吸附游离的HCl,具有非常优异的热稳性能。
附图说明
图1为本发明的热稳定剂以金属中心Zn的配位环境图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明,实施例仅是本发明的优选实施方式,不是对本发明的限定。
实施例1
将0.1mmol二(吡啶-4-基甲基)硫烷、0.1mmol己二酸和0.1mmol硝酸锌溶于10mL二甲基甲酰胺和5mL乙醇的混合溶剂当中,在室温下搅拌溶解后形成混合液A,然后将所述混合液A在55℃下反应回流36小时得到混合液B,随后将混合液B转移到聚四氟乙烯高压反应釜中,将其放在170℃烘箱中反应36小时,之后以5℃/小时降至室温过滤得到所述热稳定剂,产率为69.3%(基于锌)。
然后将上述热稳定剂进行结构表征。
该热稳定剂的X射线衍射数据是在Bruker Smart Apex CCD面探衍射仪上,用MoKα辐射(λ = 0.71073 Å),以ω扫描方式收集并进行Lp因子校正,吸收校正使用SADABS程序。用直接法解结构,然后用差值傅立叶法求出全部非氢原子坐标,并用理论加氢法得到氢原子位置(C−H 1.083 Å),用最小二乘法对结构进行修正。计算工作在PC机上用SHELXTL程序包完成。该热稳定剂结构见图1。
经测试解析可知,该热稳定剂化学式为(C12H12N2S)(C6H8O4)Zn,其中,C6H8O4为己二酸根,C12H12N2S为二(吡啶-4-基甲基)硫烷,所述热稳定剂为三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数为a=13.126(7) Å,b=9.904(8) Å,c=12.461(2) Å,α=84.12(3) º,β=76.61(2) º,γ=79.14(5) º,V=1619.36 (8) Å3,Z=4。
从晶体结构来看,该热稳定剂属于三斜晶系,P-1空间群,该不对称单元中含有一个Zn原子、一个二(吡啶-4-基甲基)硫烷和一个其中己二酸,Zn原子采取6配位八面体的模式与4个O原子配位和2个N原子配位,其中4个O原子采取螯合配位的模式,而2个N原子采取单齿配位的模式,如图1所示;二(吡啶-4-基甲基)硫烷用两头的吡啶基上的N原子,而己二酸用两头氧原子,采用2头连接的方式将Zn原子延伸连接成一种特殊的三维结构,而这种特殊的三维结构有利于HCl的吸收,使得本发明的热稳定剂具有良好的性能。
实施例2
将0.1mmol二(吡啶-4-基甲基)硫烷、0.1mmol己二酸和0.1mmol硝酸锌溶于10mL二甲基甲酰胺和5mL乙醇的混合溶剂当中,在室温下搅拌溶解后形成混合液A,然后将所述混合液A在55℃下反应回流36小时得到混合液B,随后将混合液B转移到聚四氟乙烯高压反应釜中,将其放在160℃烘箱中反应48小时,之后以2℃/小时降至室温过滤得到所述热稳定剂,产率为53.9%(基于锌)。
实施例3
将0.1mmol二(吡啶-4-基甲基)硫烷、0.1mmol己二酸和0.1mmol硝酸锌溶于10mL二甲基甲酰胺和5mL乙醇的混合溶剂当中,在室温下搅拌溶解后形成混合液A,然后将所述混合液A在55℃下反应回流36小时得到混合液B,随后将混合液B转移到聚四氟乙烯高压反应釜中,将其放在180℃烘箱中反应24小时,之后以3℃/小时降至室温过滤得到所述热稳定剂,产率为43.1%(基于锌)。
然后将上述实施例所得的热稳定剂按添加量为重量分数的3%制备PVC材料。该PVC材料的制备方法采用为本技术领域的常用方法,在本发明中不再详细描述。
其中,下面性能测试中的对比例PVC材料为采用市面常见的热稳定剂代替本发明的热稳定剂,其在PVC材料中的用量与本发明一致。
然后将上述所得的PVC材料按照GB/T 2917.1-2002规定的刚果红法,在 200℃进行热稳定性测试。表1为测试性能表。
表1刚果红法测试表
由表1数据可以看出,添加了本发明热稳定剂的PVC材料由于其能够有效吸附游离的HCl,因此具有很好的热稳定效果,其效果远远强于现有常用的PVC热稳定剂。
然后将上述所得的PVC材料按照GB/T 15595-2008规定的白度法进行测试。表2为测试性能表。
表2白度法测试表
由表2数据可以看出,采用本发明热稳定剂的PVC材料24h、48h、72h和120h时的样品白度均高于对比例PVC材料的样品白度。随着时间的延长,对比例的样品白度减小的比较明显,在120h时对比例的样品白度为62.3%,而采用本发明热稳定剂的PVC材料白度为86.1%,这说明本发明的热稳定剂也一样具有良好的耐候性。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制,但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案,均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.PVC热稳定剂,其特征在于:该热稳定剂化学式为(C12H12N2S)(C6H8O4)Zn,其中,C6H8O4为己二酸根,C12H12N2S为二(吡啶-4-基甲基)硫烷;所述热稳定剂为三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数为a=13.126(7) Å,b=9.904(8) Å,c=12.461(2) Å,α=84.12(3) º,β=76.61(2) º,γ=79.14(5) º,V=1619.36 (8) Å3。
2.权利要求1所述的PVC热稳定剂的制备方法,其特征在于:将有机化合物二(吡啶-4-基甲基)硫烷、己二酸和硝酸锌溶于二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶剂当中,其中二甲基甲酰胺和乙醇的体积比为2:1,在室温下搅拌形成混合液A,然后将所述混合液A在55℃下反应回流36小时得到混合液B,最后将所述混合液B在水热条件下加热反应后缓慢降温得到所述PVC热稳定剂。
3.根据权利要求2所述的PVC热稳定剂的制备方法,其特征在于:所述的加热温度为160℃~180℃,加热反应时间为24~48小时。
4.根据权利要求2所述的PVC热稳定剂的制备方法,其特征在于:所述的降温为2℃/小时~5℃/小时降至室温。
5.根据权利要求2所述的PVC热稳定剂的制备方法,其特征在于:所述二(吡啶-4-基甲基)硫烷、己二酸和硝酸锌的摩尔比为1:1:1。
6.权利要求1所述的热稳定剂在PVC中的应用。
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