N⁃乙基哌嗪基邻苯二甲单酰胺酸锌对PVC热稳定性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.02.018

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (2): 125-130.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.02.018

N⁃乙基哌嗪基邻苯二甲单酰胺酸锌对PVC热稳定性能的影响

杨笑春¹(), 于静¹^,², 张青¹

^1.唐山师范学院化学系，河北唐山 063000
^2.唐山市绿色专用化学品重点实验室，河北唐山 063000

收稿日期:2021-09-02 出版日期:2022-02-26 发布日期:2022-02-23
作者简介:杨笑春（1980—），女，副教授，从事高分子材料加工助剂研究，yangxiaochun313@163.com
基金资助:
唐山师范学院基金项目(2021B31)

Effects of N⁃ethylpiperazinylphthalomide zinc on thermal stability of PVC

YANG Xiaochun¹(), YU Jing¹^,², ZHANG Qing¹

^1.Department of Chemistry，Tangshan Normal University，Tangshan 063000，China
^2.Tangshan Key Laboratory of Green Specialty Chemicals，Tangshan 063000，China

Received:2021-09-02 Online:2022-02-26 Published:2022-02-23

摘要/Abstract

摘要：

以邻苯二甲酸酐、N?乙基哌嗪为原料合成N?乙基哌嗪基邻苯二甲单酰胺酸，再将其与氯化锌反应制备了N?乙基哌嗪基邻苯二甲单酰胺酸锌（ZNEP），然后将ZNEP分别与季戊四醇、二苯甲酰甲烷（β?二酮）、环氧大豆油和亚磷酸一苯二异辛酯进行复配得到4种复合热稳定剂；采用刚果红试纸法、热老化烘箱法，转矩流变仪法和热重分析仪（TG）研究了不同复合热稳定剂对聚氯乙烯（PVC）静态和动态热稳定性能及热降解过程的影响。结果表明，当ZNEP、季戊四醇复配质量比为1∶2时，PVC样品的热稳定性最好，其静态热稳定时间和动态热稳定时间分别为2 340 s和1 602 s；同时，与不添加热稳定剂的样品相比，其质量损失率为5 %、10 %及质量损失速率最快时对应的温度（T_{5 %}、T_{10 %}、T_max）均表现出了较大程度的提升，说明该复合热稳定剂能有效抑制PVC的热降解。

关键词: 聚氯乙烯, 热稳定剂, N?乙基哌嗪

Abstract:

N?ethylpiperazine?based phthalate was synthesized using phthalic anhydride and N?ethylpiperazine as raw materials， and then the obtained product was reacted with zinc chloride to prepare N?ethylpiperazinylphthalomide zinc （ZNEP）. Four types of composite heat stabilizers were obtained separately through compounding ZNEP with pentaerythritol， dimethylbenzoyl methane （β?diketone）， epoxy soybean oil， and phenyl diisooctyl phosphate， and their effect on the static thermal stability， dynamic thermal stability and thermal degradation process of PVC was investigated using the Congo red test paper method， thermal aging oven method， torque rheometer， and thermal gravimetric analysis. The results indicated that the PVC compounds achieved an optimum thermal stability at a mass ratio of ZNEP to pentaerythritol of 1∶2. The static and dynamic thermal stability times were determined to be 2 340 and 1 602 s respectively. Comparing to the PVC sample without heat stabilizer， the heat?stabilized PVC exhibited an increase in T_{5 %}， T_{10 %}， and T_max， indicating that the composite heat stabilizer can effectively inhibit the thermal degradation of PVC.

Key words: polyvinylchloride, heat stabilizer, ethylpiperazine

中图分类号:

TQ314.24⁺5.1

杨笑春, 于静, 张青. N⁃乙基哌嗪基邻苯二甲单酰胺酸锌对PVC热稳定性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 125-130.

YANG Xiaochun, YU Jing, ZHANG Qing. Effects of N⁃ethylpiperazinylphthalomide zinc on thermal stability of PVC[J]. China Plastics, 2022, 36(2): 125-130.

图/表 8

图1 ZNEP、季戊四醇复配体系对PVC静态热稳定性的影响

Fig.1 Effect of ZNEP and pentaerythritol compound system on static thermal stability of PVC

图2 ZNEP、β?二酮复配体系对PVC静态热稳定性的影响

Fig.2 Effectof ZNEP and β?diketone compound system on static thermal stability of PVC

图3 ZNEP、环氧大豆油复配体系对PVC静态热稳定性的影响

Fig.3 Effectof ZNEP and epoxy soybean oil compound system on static thermal stability of PVC

图4 ZNEP、亚磷酸一苯二异辛酯复配体系对PVC静态热稳定性的影响

Fig.4 Effectof ZNEP and phenyl diisooctyl phosphate compound system on static thermal stability of PVC

辅助热稳定剂	主辅热稳定剂质量比	热老化时间/min
辅助热稳定剂	主辅热稳定剂质量比	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
—	—
季戊四醇	1∶2
β⁃二酮	1∶1
环氧大豆油	1∶2.5
亚磷酸一苯二异辛酯	1∶4

表1 复合热稳定剂的热老化变色

Tab.1 Thermal aging discoloration of the composite thermal stabilizers

图5 样品的动态热稳定性

Fig.5 Dynamic thermal stability of the samples

图6 含不同热稳定剂PVC样品的TG和 DTG曲线

Fig.6 TG and DTG curves of samples containing different heat stabilizers

样品	T_{5 %}/℃	T_{10 %}/℃	T_max/℃
PVC	253	267	288
PVC/ZNEP	284	292	309
PVC/ZNEP/季戊四醇	295	304	315
PVC/ZNEP/β⁃二酮	265	278	296
PVC/ZNEP/环氧大豆油	287	297	311
PVC/ZNEP/亚磷酸一苯二异辛酯	285	293	309

表2 复合热稳定剂对PVC热降解的影响

Tab.2 Effect of the compound heat stabilizer on thermal degradation of PVC

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