氯化聚氯乙烯热稳定性能提升研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.11.009

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (11): 53-58.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.11.009

氯化聚氯乙烯热稳定性能提升研究

杜浩杰¹(), 张莹², 黄剑³, 孙华丽³, 徐海云¹, 赵晓颖¹(), 项爱民¹()

^1.北京工商大学轻工科学与工程学院，北京 100048
^2.北京北排建设有限公司，北京 100022
^3.公元股份有限公司，浙江台州 318020

收稿日期:2024-11-25 出版日期:2025-11-26 发布日期:2025-11-21
通讯作者: 赵晓颖，zhaoxy@btbu.edu.cn
项爱民，xaming@th.btbu.edu.cn
E-mail:15688403545@163.com;zhaoxy@btbu.edu.cn;xaming@th.btbu.edu.cn
作者简介:杜浩杰，硕士研究生，15688403545@163.com
基金资助:
《中国塑料》是国家科委和国家新闻出版署批准的全国性(中央级)科学技术期刊，月刊，由中国塑料加工工业协会、北京工商大学、轻工业塑料加工应用研究所主办。属于中国科学引文索引数据库（CSCD）核心期刊、美国化学文摘（CA）收录核心期刊、中国科技核心期刊（中国科技论文统计源期刊）、中国学术期刊综合评价数据库来源期刊、全国中文核心期刊，荣获第三届国家期刊奖。《中国塑料》每月26日出书，国内外公开发行，国内统一刊号(CN11-1846/TQ);国际标准刊号:ISSN 1001-9278。《中国塑料》被美国《化学文摘》(CA)、日本科学技术振兴机构中文数据库(JST)、中国科技论文统计源、中文科技期刊数据库、中国学术期刊(光盘版)（CNKI）、美国艾博思科（EBSCO）数据库、万方数据库、维普数据库、超星域出版等国内外知名数据库收录。2023年入选中信所“第6届中国精品科技期刊”，即“中国精品科技期刊顶尖学术论文（F5000）”项目来源期刊

Study on enhancement of thermal stability of chlorinated polyvinyl chloride

DU Haojie¹(), ZHANG Ying², HUANG Jian³, SUN Huali³, XU Haiyun¹, ZHAO Xiaoying¹(), XIANG Aimin¹()

^1.School of Light Industry Science and Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China
^2.Beijing Drainage Group Co，Ltd，Beijing 100022，China
^3.Gongyuan Corporation，Taizhou 318020，China

Received:2024-11-25 Online:2025-11-26 Published:2025-11-21
Contact: ZHAO Xiaoying, XIANG Aimin E-mail:15688403545@163.com;zhaoxy@btbu.edu.cn;xaming@th.btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

针对氯化聚氯乙烯（CPVC）加工温度窗口较窄、热稳定性较差等问题，根据CPVC结构特点及热解机制，首先探究CPVC合适的加工条件，为复配改性提供基础。然后通过复配改性和加工工艺优化的方法，探究选用热稳定剂Ca/Zn金属皂、甲基锡、TiO₂对CPVC的热稳定性、塑化及热分解性的影响。通过转矩流变加工及前期塑化分析，CPVC加入TiO₂后的最佳加工温度为145 ℃，剪切速率为45 r/min，加工时间为10 min；TiO₂能在短期内促进CPVC的塑化；通过黄度指数及热重⁃红外分析发现，加入甲基锡能将CPVC的热解初始温度从240 ℃提升到250 ℃，通过转矩流变曲线分析发现，纯CPVC加工到810 s左右会发生热分解，甲基锡加入后有效地提升了CPVC的长期热稳定性。

关键词: 氯化聚氯乙烯, 甲基锡, 热稳定性, 改性

Abstract:

Chlorinated polyvinyl chloride （CPVC） suffers from a narrow processing window and poor thermal stability. To address these limitations， this study first established suitable processing conditions based on CPVC's structural characteristics and pyrolysis mechanism， providing a foundation for subsequent compounding modification. The effects of Ca/Zn metal soap， methyl⁃tin， and TiO₂ on the thermal stability， plasticization behavior， and thermal decomposition of CPVC were then investigated. Torque rheology and plasticization analysis determined the optimal processing parameters for TiO₂⁃filled CPVC to be a temperature of 145 ℃， a shear rate of 45 r/min， and a processing time of 10 minutes， with TiO₂ found to promote rapid plasticization. Based on yellowness index and thermogravimetric⁃infrared analysis， methyl⁃tin significantly improved thermal stability， increasing the initial pyrolysis temperature from 240 to 250 ℃. Furthermore， torque rheological curves revealed that the thermal decomposition of pristine CPVC commenced at approximately 810 s， a process that was substantially delayed by the addition of methyl⁃tin. The results demonstrated that methyl⁃tin was a highly effective stabilizer for enhancing the long⁃term thermal stability of CPVC.

Key words: chlorinated polyvinyl chloride, methyl tin, thermal stability, modification

中图分类号:

TQ325.3

杜浩杰, 张莹, 黄剑, 孙华丽, 徐海云, 赵晓颖, 项爱民. 氯化聚氯乙烯热稳定性能提升研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(11): 53-58.

DU Haojie, ZHANG Ying, HUANG Jian, SUN Huali, XU Haiyun, ZHAO Xiaoying, XIANG Aimin. Study on enhancement of thermal stability of chlorinated polyvinyl chloride[J]. China Plastics, 2025, 39(11): 53-58.

图/表 11

序号	1	2	3	4	5	6
加工温度/℃	160	165	170	175	180	185
转速设置/r·min^-1	60	60	60	60	60	60
加工时间1/min	5	5	5	5	5	5
加工时间2/min	10	10	10	10	10	10
加工时间3/min	20	20	20	20	20	20
加工时间4/min	30	30	30	30	30	30
加工时间5/min	40	40	40	40	40	40

表1 纯CPVC加工温度探究实验

Tab.1 Pure CPVC processing temperature exploration experiment

序号	1	2	3	4	5
加工温度/℃	145	145	145	145	145
转速设置/r·min^-1	45	60	80	100	120

表2 CPVC剪切速率探究实验

Tab.2 Inquiry experiments exploring CPVC shear rate

序号	CPVC/份	Ca/Zn金属皂/份	甲基锡/份	TiO₂/份
1	100	0	1.2	-
2	100	0	1.5	-
3	100	0	1.5	0.2
4	100	0	1.5	0.5
5	100	0	1.5	1.0
6	100	0	1.5	1.5
7	100	2	-	-

表3 CPVC/热稳定剂复合体系实验方案设计

Tab.3 Experimental scheme design of the CPVC/heat stabilizer composite system

图1 不同加工温度下纯CPVC的塑化程度

Fig.1 The degree of plasticization of pure CPVC at different processing temperatures

图2 加入甲基锡的CPVC在不同加工温度下的塑化程度

Fig. 2 The degree of plasticization of CPVC with added methyltin at different processing temperatures

图3 加入甲基锡的实验组CPVC在不同加工时间下的塑化程度

Fig. 3 The degree of plasticization of CPVC in the experimental group with added methyltin at different processing times

图4 甲基锡实验组CPVC在不同剪切速率下的塑化程度

Fig. 4 The degree of plasticization of CPVC in the methyltin experimental group at different shear rates

图5 CPVC黄度指数随加工时间变化

Fig.5 The change in CPVC yellowness index with processing time

图6 加入1.5份甲基锡的CPVC热解不同阶段的TGA⁃IR谱图

Fig.6 TGA⁃IR spectral diagrams at different stages of thermal decomposition of CPVC with 1.5phr of methyltin

图7 加入不同含量热稳定剂的CPVC的TGA曲线

Fig.7 TGA curves of CPVC with different contents of heat stabilizers

图8 不同TiO2含量下CPVC混合体系的扭矩曲线

Fig.8 Torque curves for the CPVC mixing system with different TiO2 content

参考文献 14

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氯化聚氯乙烯热稳定性能提升研究

Study on enhancement of thermal stability of chlorinated polyvinyl chloride

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序号	CPVC/份	Ca/Zn金属皂/份	甲基锡/份	TiO₂/份
1	100	0	1.2	-
2	100	0	1.5	-
3	100	0	1.5	0.2
4	100	0	1.5	0.5
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7	100	2	-	-

序号	CPVC/份	Ca/Zn金属皂/份	甲基锡/份	TiO₂/份
1	100	0	1.2	-
2	100	0	1.5	-
3	100	0	1.5	0.2
4	100	0	1.5	0.5
5	100	0	1.5	1.0
6	100	0	1.5	1.5
7	100	2	-	-

序号	CPVC/份	Ca/Zn金属皂/份	甲基锡/份	TiO₂/份
1	100	0	1.2	-
2	100	0	1.5	-
3	100	0	1.5	0.2
4	100	0	1.5	0.5
5	100	0	1.5	1.0
6	100	0	1.5	1.5
7	100	2	-	-

序号	CPVC/份	Ca/Zn金属皂/份	甲基锡/份	TiO₂/份
1	100	0	1.2	-
2	100	0	1.5	-
3	100	0	1.5	0.2
4	100	0	1.5	0.5
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7	100	2	-	-

序号	CPVC/份	Ca/Zn金属皂/份	甲基锡/份	TiO₂/份
1	100	0	1.2	-
2	100	0	1.5	-
3	100	0	1.5	0.2
4	100	0	1.5	0.5
5	100	0	1.5	1.0
6	100	0	1.5	1.5
7	100	2	-	-

序号	CPVC/份	Ca/Zn金属皂/份	甲基锡/份	TiO₂/份
1	100	0	1.2	-
2	100	0	1.5	-
3	100	0	1.5	0.2
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5	100	0	1.5	1.0
6	100	0	1.5	1.5
7	100	2	-	-