十二烷基硫酸钠表面改性水滑石对PVC热稳定性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.013

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (2): 82-86.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.013

十二烷基硫酸钠表面改性水滑石对PVC热稳定性能的影响

李先铭¹, 张宁²^,³(), 李改花²^,³, 刘爽², 刘征原²

^1.唐山师范学院物理科学与技术学院，河北唐山 063000
^2.唐山师范学院化学系，河北唐山 063000
^3.河北省可降解聚合物重点实验室，河北唐山 063000

收稿日期:2023-06-19 出版日期:2024-02-26 发布日期:2024-02-03
通讯作者: 张宁（1979—），女，教授，主要研究方向为高分子材料加工助剂，zhni0827@163.com
E-mail:zhni0827@163.com
基金资助:
唐山师范学院科研项目(2023C14)

Effect of sodium dodecyl sulfate surface⁃modified hydrotalcite on thermal stability of PVC

LI Xianming¹, ZHANG Ning²^,³(), LI Gaihua²^,³, LIU Shuang², LIU Zhengyuan²

^1.School of Physical Science and Technology，Tangshan Normal University，Tangshan 063000，China
^2.Department of Chemistry，Tangshan Normal University，Tangshan 063000，China
^3.Hebei Key Laboratory of Degradable Polymers，Tangshan 063000，China

Received:2023-06-19 Online:2024-02-26 Published:2024-02-03
Contact: ZHANG Ning E-mail:zhni0827@163.com

摘要/Abstract

摘要：

采用十二烷基硫酸钠（SDS）对镁铝镧碳酸根型水滑石（LDHs）表面进行湿法改性，讨论了不同改性条件对聚氯乙烯（PVC）静态热稳定性能的影响，通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和红外光谱仪（FTIR）进行表征。采用刚果红试纸法、烘箱变色法、转矩流变法、热重分析法等测定了SDS改性前后PVC/LDHs样品的热稳定性能。结果表明，恒定pH=7，SDS为LDHs质量的10 %，水浴80 ℃下搅拌3 h，改性效果最佳；SDS并未破坏LDHs的晶体结构，仅吸附在表面，增强了与PVC的相容性；改性后的PVC/LDHs样品静态及动态热稳定时间达65、28.5 min，改善了后期着色，更易塑化成型；最大质量损失速率对应温度为346 ℃，较未添加前增加55 ℃，能较好地抑制PVC的热降解。

关键词: 聚氯乙烯, 类水滑石, 表面改性

Abstract:

Sodium dodecyl sulfate （SDS） was used to modify magnesium⁃aluminum⁃lanthanum carbonate hydrotalcite （LDHs）， and the effect of different modification conditions on the static thermal stability of poly（vinyl⁃chloride）（PVC） was investigated.The molecular structures of modified PVC samples were characterized by using X⁃ray diffractometry， scanning electron microscopy， and infrared spectroscopy. The thermal stabilities of the PVC samples with modified and unmodified LDHs were evaluated by means of Congo red test paper method， thermal aging oven method， torque rheometer， and thermogravimetric analysis. The results indicated the modification effect was best at a constant pH value of 7 and a mass ratio of SDS to LDHs of 1/10 in a water bath at 80 ℃ for 3 h. SDS did not change the crystal structure of hydrotalcite but was only adsorbed on the surface of LDHs， which enhanced its compatibility with PVC. The static and dynamic thermal stability times of the PVC/LDHs samples using the LDHs modified SDS for 65 and 28.5 min， respectively. Meanwhile， the later coloring of PVC samples was improved to make plasticize and form more easily. The temperature corresponding to the maximum weight loss rate of the modified PVC sample was 346 ℃， which increased by 55 ℃ compared to pure PVC. This could effectively inhibit the thermal degradation of PVC.

Key words: poly（vinyl chloride）, hydrotalcite?like, surface modification

中图分类号:

TQ325.3

李先铭, 张宁, 李改花, 刘爽, 刘征原. 十二烷基硫酸钠表面改性水滑石对PVC热稳定性能的影响[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 82-86.

LI Xianming, ZHANG Ning, LI Gaihua, LIU Shuang, LIU Zhengyuan. Effect of sodium dodecyl sulfate surface⁃modified hydrotalcite on thermal stability of PVC[J]. China Plastics, 2024, 38(2): 82-86.

图/表 10

图1 不同搅拌温度下PVC/改性LDHs的静态热稳定时间

Fig.1 Static thermal stability time of PVC/modified LDHs at different stirring temperature

图2 不同搅拌时间下PVC/改性LDHs的静态热稳定时间

Fig.2 Static thermal stability time of PVC/modified LDHs under different stirring time

图3 不同pH值下PVC/改性LDHs的静态热稳定时间

Fig.3 Static thermal stability time of PVC/modified LDHs at different pH value

图4 不同改性剂用量下的静态热稳定时间

Fig.4 Static thermal stability time of PVC with different modifier dosages

图5 改性前后LDHs的XRD谱图

Fig.5 XRD patterns of LDHs before and after modification

图6 改性前后LDHs的SEM照片

Fig.6 SEM images of LDHs before and after modification

图7 改性前后LDHs的FTIR谱图

Fig.7 FTIR spectra of LDHs before and after modification

样品	热稳定时间/min	试样随加热时间的颜色变化
样品	热稳定时间/min	10 min	20 min	30 min	40 min	50 min	60 min	80 min	100 min	120 min
PVC/LDHs	27
PVC/SDS⁃LDHs	65

表1 改性前后LDHs的静态热稳定性能

Tab.1 Static thermal stability of LDHs before and after modification

图8 改性前后LDHs的转矩流变曲线

Fig.8 Torque rheological curve of LDHs before and after modification

图9 纯PVC及改性前后LDHs的TG和DTG曲线

Fig.9 TG and DTG curves of pure PVC and LDHs before and after modification

参考文献 16

1	ZHANG H， ZHANG S， STEWART P， et al. Thermal stability and thermal aging of poly （ vinyl chloride ）/Mg Al layered double hydroxides composites［J］. Chinese Journal of Polymer Science， 2016， 34 （5）： 542⁃551．
2	沈冠华，罗业燊，赵闫华，等. 改性工艺对水滑石性能的影响研究［J］.塑料助剂， 2022，（06）： 5⁃9+25.
	SHEN G H， LUO Y S， ZHAO Y H， et al. Effect of modification process on the properties of hydrotalcites ［J］. Plastic Additives， 2022，（06）： 5⁃9+25.
3	刘兆年，王镇，辜朝辉，等. 水滑石及其在聚氯乙烯中的应用进展［J］. 塑料， 2021， 50（5）： 72⁃76.
	LIU Z N， WANG Z， GU C H， et al. Progress of hydrotalcite and its application in polyvinyl chloride ［J］.Plastics， 2021， 50（5）： 72⁃76.
4	褚之浩，杨占红，易师，等. 镁铝水滑石和镁铝铈水滑石的表面改性研究［J］. 塑料助剂， 2012，（3）： 33⁃37.
	CHU Z H， YANG Z H， YI S， et al. Study on surface modification of MgAl⁃CO₃⁃LDHs and MgAlCe⁃CO₃⁃LDHs ［J］. Plastic Additives， 2012，（3）： 33⁃37.
5	张宁. 硬脂酸插层钙／锌稀土类水滑石 PVC的热稳定作用［J］.中国塑料， 2017， 31 （10）： 99⁃104.
	ZHANG N. Study on thermal stability of stearic acid intercalated Ca/Zn rare⁃earth hydrotalcite⁃like in PVC ［J］. China Plastics， 2017， 31 （10）： 99⁃104.
6	张宁，李先铭. 十四烷酸插层稀土类水滑石的合成及其对PVC的热稳定作用［J］. 中国塑料， 2015， 29（06）： 93⁃97.
	ZHANG N， LI X M. Synthesis of tetradecanoic acid intercalated rare⁃earth hydrotalcite⁃like and its thermal stabilization on PVC ［J］. China Plastics， 2015， 29（06）： 93⁃97.
7	李先铭，张宁，刘征原，等.丁基锡酸根插层类水滑石的制备及在PVC中的性能研究［J］.中国塑料， 2021， 35（03）：38⁃43.
	LI X M， ZHANG N， LIU Z Y， et al. Study on synthesis and properties of butyl stannate intercalated hydrotalcite⁃like compound for PVC ［J］. China Plastics， 2021， 35（03）：38⁃43.
8	倪哲明，付晓微，薛继龙，等. 表面活性剂和硅烷偶联剂复合改性水滑石的表面性质［J］. 无机化学学报， 2012， 28（3）： 471⁃476．
	NI Z M， FU X W， XUE J L， et al. Surface characterization of layered double hydroxides by compounding modification with surfactant and silane coupling agent ［J］.Chinese Journal of Inorganic Chemistry， 2012， 28（3）： 471⁃476．
9	章琛，张鋆益，叶江涛，等.硬脂酸钠改性镁铝水滑石的制备及其对PVC热稳定性能的影响［J］. 塑料工业， 2018， 46（9）：63⁃66.
	ZHANG S， ZHANG Y Y， YE J T， et al. Modification of MgAl⁃CO₃⁃LDHs by sodium stearate and its effect on the thermal stability of PVC resin ［J］. Plastic Industry， 2018， 46（9）：63⁃66.
10	Dinari M， Neamati S.Surface modified layered double hydroxide/polyaniline nanocomposites： synthesis，characterization and Pb²⁺removal ［J］.Colloids and Surfaces A： Physicochemical and Engineering Aspects， 2020， 589： 124438.
11	黄昱臻，董银春，沈帆，等.水滑石表面改性对聚氯乙烯弹性体性能的影响［J］.现代塑料加工应用， 2018， 30（03）： 42⁃45.
	HUANG Y Z， DONG Y C， SHEN F， et al. Effect of modified hydrotalcite on soft polyvinyl chloride ［J］.Modern Plastics Processing and Applications， 2018， 30（03）： 42⁃45.
12	杨欢，杨占红. 水铝钙石的表面改性研究［J］. 塑料助剂， 2016，（02）： 29⁃31+50.
	YANG H， YANG Z H. Study on surface modification of hydroaluminite ［J］. Plastic Additives， 2016，（02）： 29⁃31+50.
13	杨文虎，刘斌，马占峰，等. 水滑石的表面改性研究［J］. 化学工业与工程， 2004， 21（05）： 331⁃333
	YANG W H， LIU B， MA Z F， et al. Study on surface modification of hydrotalcite ［J］. Chemcial Industry and Engineering， 2004， 21（05）： 331⁃333.
14	童梦良，王罗强. 改性镁铝水滑石对PVC力学性能的影响［J］. 塑料， 2016， 3（3）： 18⁃20.
	TONG M L， WANG L Q. Effect of modified Mg⁃Al⁃hydrotalcite on mechanical property of PVC ［J］.Plastics， 2016， 3（3）： 18⁃20.
15	于静，李敏贤. 哌嗪基单丁酰胺酸钙/锌的合成及对PVC热稳定性研究［J］.中国塑料， 2020， 34（7）： 74⁃79.
	YU J， LI M X. Synthesis of piperazinyl monobutyric amic acid calcium/zinc and its thermal stabilization for PVC ［J］. China Plastics， 2020， 34（7）： 74⁃79.
16	SUN Q L， SHI X G， LIN Y L， et al. Thermogravi⁃metric⁃mass spectrometric study of the pyrolysis behavior of PVC ［J］. Journal of China University of Mining & Technology， 2007， 17（2）： 100⁃103.

[1]	周迎鑫, 翁云宣, 吕怡晖. PVC保鲜膜中邻苯二甲酸酯的迁移行为研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(8): 86-92.
[2]	杨洋, 韩宇, 翁云宣, 宋鑫宇, 黄志刚, 张彩丽. 环氧大豆油⁃癸二酸低分子量聚酯对PVC增塑性能的研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(11): 87-94.
[3]	沈一蕊, 周文斌, 张菁菁, 赵承仲, 高华坤, 沈曙光, 刘德开, 蒋平平. 中长碳链氯化石蜡在聚氯乙烯制品中的应用及性能研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(1): 31-37.
[4]	张林, 夏章川, 何亚东, 信春玲, 王瑞雪, 任峰. 等离子体射流载气流量大小对玻璃纤维改性效果影响的研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(9): 7-15.
[5]	何安淇, 黄剑, 张莹, 孙华丽, 项爱民, 徐海云. 喷水灭火氯化聚氯乙烯管道的压力设计基础及国内外标准比较[J]. 中国塑料, 2022, 36(9): 131-139.
[6]	余大荣, 辛勇. 超高分子量聚乙烯改性研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(8): 135-145.
[7]	杨笑春, 于静, 张青. 壳聚糖对PVC热稳定性能影响研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 68-73.
[8]	邓天翔, 许利娜, 李守海, 张燕, 姚娜, 贾普友, 丁海阳, 李梅. PVC接枝改性及交联改性方法研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 140-148.
[9]	赵新新, 金晓冬, 施妍, 孙诗兵, 吕锋, 田英良, 赵志永. 基于紫外⁃臭氧辐照的挤塑聚苯乙烯表面改性研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 8-13.
[10]	汤元君, 李璇, 董隽, 李国能, 罗冠群, 王卫民, 许友生. 废弃PVC塑料热解过程多尺度反应动力学特性研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 89-98.
[11]	贾垚, 张泽, 余正发, 崔永岩. 动态可逆交联聚氯乙烯的制备与二次加工测试[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 82-88.
[12]	杨羽轩, 柳召刚, 赵金钢, 黄旭博, 陈明光, 胡艳宏, 吴锦绣, 冯福山. 吡嗪⁃2，3⁃二羧酸镧的合成及其对聚氯乙烯稳定性的作用[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 103-110.
[13]	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.
[14]	顾建国, 孙建凯, 侯培培, 何浩. 双轴取向聚氯乙烯管材最佳拉伸温度和径向拉伸比的研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(11): 30-34.
[15]	高鸽, 李阳, 许洁, 王伟峰, 李哲. 过负荷故障聚氯乙烯铜导线绝缘材料热解行为变化研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(11): 94-100.

十二烷基硫酸钠表面改性水滑石对PVC热稳定性能的影响

Effect of sodium dodecyl sulfate surface⁃modified hydrotalcite on thermal stability of PVC

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 10

参考文献 16

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价