不同种类偶联剂表面改性水滑石对PVC性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.08.014

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (8): 88-93.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.08.014

不同种类偶联剂表面改性水滑石对PVC性能的影响

张宁¹^,²^,³(), 李先铭⁴, 李改花¹^,²^,³, 张红霞¹^,²^,³, 杨笑春¹^,²^,³, 于静¹^,²^,³

^1.唐山师范学院化学系，河北唐山 063000
^2.河北省可降解聚合物重点实验室，河北唐山 063000
^3.唐山市有机硅材料重点实验室，河北唐山 063000
^4.唐山师范学院物理科学与技术学院，河北唐山 063000

收稿日期:2024-09-10 出版日期:2025-08-26 发布日期:2025-07-30
作者简介:张宁（1979—），女，教授，从事高分子材料加工助剂研究，zhni0827@163.com
基金资助:
唐山师范学院校级科研项目(20255128033)

Influence of surface⁃modified hydrotalcite with various coupling agents on the properties of PVC

ZHANG Ning¹^,²^,³(), LI Xianming⁴, LI Gaihua¹^,²^,³, ZHANG Hongxia¹^,²^,³, YANG Xiaochun¹^,²^,³, YU Jing¹^,²^,³

^1.Department of Chemistry，Tangshan Normal University，Tangshan 063000，China
^2.Hebei Key Laboratory of Degradable Polymers，Tangshan 063000，China
^3.Tangshan Silicone Key Laboratory，Tangshan 063000，China
^4.School of Physical Science and Technology，Tangshan Normal University，Tangshan 063000，China

Received:2024-09-10 Online:2025-08-26 Published:2025-07-30

摘要/Abstract

摘要：

采用硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂分别对镁铝镧碳酸根插层水滑石表面进行湿法改性。探讨了改性温度和改性剂用量对活化度的影响，通过红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）进行表征。采用刚果红试纸法、烘箱变色法、热重分析法、力学谱仪等测定改性水滑石对聚氯乙烯（PVC）的热稳定性能和力学性能。结果表明，4种偶联剂仅对水滑石表面进行了有机改性，未改变其晶体层状结构，减少了晶粒间的团聚，能够更好地延缓PVC热降解，提高材料的弹性和韧性。其中铝钛复合偶联剂的用量最少但改性效果最佳，使PVC初始分解温度提高了近44 ℃，拉伸强度和冲击强度较未改性前分别提高了34 %、17 %。

关键词: 聚氯乙烯, 偶联剂, 水滑石, 表面改性

Abstract:

The surface of magnesium⁃aluminum⁃lanthanum carbonate hydrotalcite was modified via a wet method using four coupling agents： aluminum ester， titanium ester， aluminum⁃titanium composite， and silane. The effects of modification temperature and modifier dosage on activation degree were investigated. Fourier⁃transform infrared spectroscopy， X⁃ray diffraction， and scanning electron microscopy confirmed that the coupling agents only modified the hydrotalcite surface organically without altering its layered crystal structure. The modified hydrotalcite significantly reduced particle agglomeration， enhancing its dispersion in poly（vinyl chloride）（PVC）. Thermal stability and mechanical properties of the PVC composites were evaluated using Congo red testing， thermal aging， thermogravimetric analysis， and mechanical testing. Results indicated that the modified hydrotalcite delayed PVC thermal degradation and improved elasticity and toughness. The aluminum⁃titanium composite coupling agent exhibited the most efficient modification， requiring the least dosage while achieving optimal performance. Compared to unmodified hydrotalcite， the initial decomposition temperature of PVC increased by 44 °C， while tensile strength and impact strength improved by 34% and 17%， respectively.

Key words: poly（vinyl chloride）, coupling agent, hydrotalcite, surface modification

中图分类号:

TQ325.3

张宁, 李先铭, 李改花, 张红霞, 杨笑春, 于静. 不同种类偶联剂表面改性水滑石对PVC性能的影响[J]. 中国塑料, 2025, 39(8): 88-93.

ZHANG Ning, LI Xianming, LI Gaihua, ZHANG Hongxia, YANG Xiaochun, YU Jing. Influence of surface⁃modified hydrotalcite with various coupling agents on the properties of PVC[J]. China Plastics, 2025, 39(8): 88-93.

图/表 9

图1 偶联剂改性LDHs的FTIR谱图

Fig.1 FTIR spectra of the LDHs modified with coupling agents

图2 偶联剂改性LDHs的XRD谱图

Fig.2 XRD patterns of the LDHs modified with coupling agents

图3 偶联剂改性水滑石的SEM照片

Fig.3 SEM images of the LDHs modified with coupling agents

图4 改性温度对活化度的影响

Fig.4 Effect of modification temperature on activation degree

图5 改性剂用量对活化度的影响

Fig.5 Effect of modifier dosage on activation degree

图6 偶联剂改性水滑石的静态热稳定时间

Fig.6 Static thermal stability time of the LDHs modified with coupling agents

试样加热时间/min	LDHs	Si⁃LDHs	Ti⁃LDHs	Al⁃LDHs	AlTi⁃LDHs
10
20
30
40
50
60
80
100

表1 PVC/改性水滑石的抗变色能力

Tab.1 Anti discoloration ability of the PVC/modified hydrotalcite

图7 PVC/改性水滑石的TG曲线

Fig.7 TG curves of the PVC/modified hydrotalcite

稳定剂	拉伸强度/MPa	断裂伸长率/%	缺口冲击强度/kJ·m^-2
无	19.2	108.4	8.3
LDHs	18.5	96.0	8.2
Si⁃LDHs	22.6	130.9	8.7
Ti⁃LDHs	23.9	123.2	9.0
Al⁃LDHs	21.1	119.7	8.5
AlTi⁃LDHs	24.7	135.8	9.6

表2 PVC/改性水滑石的力学性能

Tab.2 Mechanical property of the PVC/modified hydrotalcite

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不同种类偶联剂表面改性水滑石对PVC性能的影响

Influence of surface⁃modified hydrotalcite with various coupling agents on the properties of PVC

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