2⁃苯甲酰苯甲酸镧对PVC热稳定作用的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.12.016

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (12): 94-101.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.12.016

2⁃苯甲酰苯甲酸镧对PVC热稳定作用的影响

黄旭博¹^,²^,³, 柳召刚¹^,²^,³(), 赵金钢¹^,²^,³, 杨羽轩¹^,²^,³, 陈明光¹^,⁴, 吴锦绣¹^,²^,³, 胡艳宏¹^,²^,³, 冯福山¹^,²^,³

^1.内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头 014010
^2.轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室，内蒙古包头 014010
^3.内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室，内蒙古包头 014010
^4.包头稀土研究院，内蒙古包头 014010

收稿日期:2021-05-31 出版日期:2021-12-26 发布日期:2021-12-22

Effect of lanthanum 2⁃benzoyl benzoate on thermal stability of PVC

HUANG Xubo¹^,²^,³, LIU Zhaogang¹^,²^,³(), ZHAO Jingang¹^,²^,³, YANG Yuxuan¹^,²^,³, CHEN Mingguang¹^,⁴, WU Jinxiu¹^,²^,³, HU Yanhong¹^,²^,³, FENG Fushan¹^,²^,³

^1.School of Materials and Metallurgy，Inner Mongolia University of Science & Technology，Baotou 014010，China
^2.Key Laboratory of Green Extraction &Efficient Utilization of Light Rare?Earth resources Ministry of Education，Baotou 014010，China
^3.Inner Mongolia Key Laboratory of Rare Earth Hydrometallurgy and Light Rare Earth Application，Baotou 014010，China
^4.Baotou Research Institute of Rare Earth，Baotou 014010，China

Received:2021-05-31 Online:2021-12-26 Published:2021-12-22
Contact: LIU Zhaogang E-mail:liuzg65@163.com

摘要/Abstract

摘要：

合成了一种新型稀土热稳定剂2?苯甲酰苯甲酸镧（LBA），通过红外光谱分析、热分析、元素分析等方法对其进行了表征，并采用刚果红实验、高温热老化实验和拉伸性能实验，研究了配合物对聚氯乙烯（PVC）热稳定性能和力学性能的影响；同时将其与几种传统热稳定剂进行复配，研究了复合热稳定剂对PVC热稳定性能和力学性能的影响。结果表明，2?苯甲酰苯甲酸镧的分子式为La（C₁₄H₉O₃）₃·2H₂O；当配合物单独作PVC热稳定剂使用时，热稳定时间为16 min，初期抗变色效果一般，但力学性能优异；当配合物与硬脂酸锌和季戊四醇复配比为1∶1∶3（质量比，下同）时，热稳定时间长达58 min，抗变色效果和力学性能最好，三者具有优异的协同效果；2?苯甲酰苯甲酸镧能吸收PVC分解产生的HCl气体，生成LaCl₃，减缓了PVC的降解。

关键词: 2?苯甲酰苯甲酸镧, 聚氯乙烯, 热稳定剂, 稀土, 合成

Abstract:

A new type of rare?earth heat stabilizer， lanthanum 2?benzoylbenzoate （LBA）， was synthesized and characte?rized with FTIR， thermal analysis， and elemental analysis. The results indicated that the molecular formula of lanthanum 2?benzoylbenzoate was determined to be La（C₁₄H₉O₃）₃·2H₂O. The PVC compounds exhibited a heat?stabilization time of 16 min when using this complex heat stabilizer alone， indicating a general initial anti tarnishing effect. However， the PVC compounds presented excellent mechanical properties. When the mass ratio of the complex heat stabilizer to zinc stearate and pentaerythritol was set as 1∶1∶3， the thermal stability time rose to 58 min， and the PVC compounds exhibited optimal anti?tarnishing effect and mechanical properties. Lanthanum 2?benzoylbenzoate can absorb HCl gas from the thermal decomposition of PVC to form LaCl₃， reducing the thermal degradation of PVC.

Key words: lanthanum 2?benzoylbenzoate, poly（vinyl chloride）, thermal stabilizer, rare earth, synthesis

中图分类号:

TQ314.25⁺4.1

黄旭博, 柳召刚, 赵金钢, 杨羽轩, 陈明光, 吴锦绣, 胡艳宏, 冯福山. 2⁃苯甲酰苯甲酸镧对PVC热稳定作用的影响[J]. 中国塑料, 2021, 35(12): 94-101.

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图/表 13

图1 2?苯甲酰苯甲酸镧的合成反应示意图

Fig.1 Synthesis of lanthanum 2?benzoylbenzoate

图2 2?苯甲酰苯甲酸镧与配体的FTIR谱图

Fig.2 FTIR spectra of LBA and 2?Benzoylbenzoic acid

图3 2?苯甲酰苯甲酸镧的热分析曲线

Fig.3 Thermal analysis curves of LBA

2?苯甲酰苯甲酸镧	C/%	H/%	La/%
理论含量	59.31	3.67	16.33
实际含量	57.42	3.56	17.45

表1 2?苯甲酰苯甲酸镧的元素分析

Tab.1 The elemental analysis of the LBA

热稳定剂	时间/min								刚果红试纸变色时间/min
热稳定剂	5	10	15	20	25	30	35	40	刚果红试纸变色时间/min
无									3
2?苯甲酰苯甲酸									4
2?苯甲酰苯甲酸镧									16
硬脂酸锌									5
硬脂酸钙									25
季戊四醇									6

表2 不同稳定剂稳定性能测试结果

Tab.2 Stability test results of different stabilizers

2?苯甲酰苯甲酸镧∶硬脂酸锌	时间/min								刚果红试纸变色时间/min
2?苯甲酰苯甲酸镧∶硬脂酸锌	5	10	15	20	25	30	35	40	刚果红试纸变色时间/min
1∶4									8
2∶3									10
3∶2									12
4∶1									14

表3 2?苯甲酰苯甲酸镧和硬脂酸锌复配对PVC的稳定效果

Tab.3 The stabilization effect of LBA and zinc stearate as compound stabilizer on PVC

2?苯甲酰苯甲酸镧∶硬脂酸钙	时间/min								刚果红试纸变色时间/min
2?苯甲酰苯甲酸镧∶硬脂酸钙	5	10	15	20	25	30	35	40	刚果红试纸变色时间/min
1∶4									17
2∶3									26
3∶2									32
4∶1									30

表4 2?苯甲酰苯甲酸镧和硬脂酸钙复配对PVC的稳定效果

Tab.4 The stabilization effect of LBA and calcium stearate as compound stabilizer on PVC

2?苯甲酰苯甲酸镧∶季戊四醇	时间/min								刚果红试纸变色时间/min
2?苯甲酰苯甲酸镧∶季戊四醇	5	10	15	20	25	30	35	40	刚果红试纸变色时间/min
1∶4									33
2∶3									35
3∶2									37
4∶1									31

表5 2?苯甲酰苯甲酸镧和季戊四醇复配对PVC的稳定效果

Tab.5 The stabilization effect of LBA and PE as compound stabilizer on PVC

2?苯甲酰苯甲酸镧∶ 硬脂酸锌∶季戊四醇	时间/min								刚果红试纸变色时间/min
2?苯甲酰苯甲酸镧∶ 硬脂酸锌∶季戊四醇	5	10	15	20	25	30	35	40	刚果红试纸变色时间/min
3∶1∶1									45
2∶1∶2									51
1∶1∶3									58

表6 2?苯甲酰苯甲酸镧与硬脂酸锌和季戊四醇复配对PVC的稳定效果

Tab.6 The stabilization effect of LBA， zinc stearate and PE as compound stabilizer on PVC

2?苯甲酰苯甲酸镧：脂酸钙：季戊四醇	时间/min								刚果红试纸变色时间/min
2?苯甲酰苯甲酸镧：脂酸钙：季戊四醇	5	10	15	20	25	30	35	40	刚果红试纸变色时间/min
3：1：1									39
2：1：2									47
1：1：3									43

表7 2?苯甲酰苯甲酸镧与硬脂酸钙和季戊四醇复配对PVC的稳定效果

Tab.7 The stabilization effect of LBA， calcium stearate and PE as compound stabilizer on PVC

图4 经HCl处理前后2?苯甲酰苯甲酸镧的FTIR谱图

Fig.4 FTIR spectra of LBA treated and untreated by HCl

图5 2?苯甲酰苯甲酸镧热稳定机理的反应示意图

Fig.5 Reaction diagram of thermal stability mechanism of LBA

热稳定剂	拉伸强度/ MPa	断裂伸长率/%
无	35.20	96.85
2?苯甲酰苯甲酸镧	38.08	131.79
硬脂酸锌	34.32	84.61
硬质酸钙	36.42	126.38
季戊四醇	36.87	127.04
2?苯甲酰苯甲酸镧∶硬脂酸锌（4∶1）	36.97	194.70
2?苯甲酰苯甲酸镧∶硬脂酸钙（3∶2）	40.17	173.31
2?苯甲酰苯甲酸镧∶季戊四醇（3∶2）	39.32	197.84
2?苯甲酰苯甲酸镧∶硬脂酸锌∶季戊四醇（1∶1∶3）	43.32	226.37
2?苯甲酰苯甲酸镧∶硬脂酸钙∶季戊四醇（2∶1∶2）	38.68	182.92

表8 2?苯甲酰苯甲酸镧及复合稳定剂改性PVC的力学性能

Tab.8 Mechanical properties of PVC modified by LBA and composite stabilizer

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