动态可逆交联聚氯乙烯的制备与二次加工测试

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.03.014

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (3): 82-88.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.03.014

动态可逆交联聚氯乙烯的制备与二次加工测试

贾垚, 张泽, 余正发, 崔永岩()

天津科技大学化工与材料学院，天津 300457

收稿日期:2021-11-01 出版日期:2022-03-26 发布日期:2022-03-25
通讯作者: 崔永岩（1965—），男，副教授，从事高分子材料改性及加工技术研究，cyy@tust.edu.cn
E-mail:cyy@tust.edu.cn

Preparation and secondary processing test of dynamic reversible cross⁃linked poly（vinyl chloride）

JIA Yao, ZHANG Ze, YU Zhengfa, CUI Yongyan()

School of Chemical Engineering and Materials，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China

Received:2021-11-01 Online:2022-03-26 Published:2022-03-25
Contact: CUI Yongyan E-mail:cyy@tust.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

选用α?硫代甘油和对1，4?苯二硼酸合成了二巯基对苯硼酸酯，采用熔融共混法使二巯基对苯硼酸酯与聚氯乙烯（PVC）进行交联，制备了具有动态可逆交联结构的PVC，通过红外和核磁共振氢谱分析，表征了二巯基对苯硼酸酯的结构，同时对合成的交联剂二巯基对苯硼酸酯进行热分析，验证了其用作PVC交联剂的可行性，进一步研究了交联PVC的化学结构、应力松弛、蠕变性能、力学性能和二次加工性。结果表明，二巯基对苯硼酸酯交联后的PVC样品在各项性能上均有提升，且PVC样品在凝胶度较高的条件下仍然能进行二次加工，加工后可保留90 %的原始力学性能。

关键词: 聚氯乙烯, 二巯基对苯硼酸酯, 可逆交联, 二次加工

Abstract:

Dimercapto?terephenylborate was synthesized using α?thioglycerol and 1，4?benzenediboronic acid as monomers， and it was cross?linked with poly（vinyl chloride）（PVC） through melt blending. The resultant PVC with a dynamic reversible cross?linking structure was analyzed by infrared spectroscopy and hydrogen nuclear magnetic resonance spectroscopy to confirm the structure of dimercapto?terephenylborate. Meanwhile， dimercapto?terephenylborate was thermally analyzed to verify its feasibility as a cross?linking agent for PVC. The chemical structure， stress relaxation， creep properties， mechanical properties， and secondary processing performance of cross?linked PVC were further investigated. The results indicated that the dimercapto?terephenylborate?crosslinked PVC achieved an improvement in comprehensive properties， and it could be processed secondarily under the condition of higher gel degree with 90 % of the original mechanical properties retained after processing.

Key words: poly（vinyl chloride）, dimercapto?terephenylborate, reversible crosslinking, secondary processing

中图分类号:

TQ325.3

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.

JIA Yao, ZHANG Ze, YU Zhengfa, CUI Yongyan. Preparation and secondary processing test of dynamic reversible cross⁃linked poly（vinyl chloride）[J]. China Plastics, 2022, 36(3): 82-88.

图/表 14

图1 硫代甘油与对苯二硼酸的反应机理

Fig.1 Reaction mechanism of thioglycerin and p?phenyldiboric acid

图2 交联剂二巯基对苯硼酸酯的可逆交换机理

Fig.2 Reversible exchange mechanism of crosslinking agent dimercapto?terephenylborate

样品编号	PVC	DOP	Hst	二巯基对苯硼酸酯	KH⁃590	MgO	TMPD
1^#	100	30	0.5	0	0	2.5	1
2^#	100	30	0.5	0~5	0	2.5	1
3^#	100	30	0.5	0	3	2.5	1

表1 实验配方表 (份)

Tab.1 Experimental formula

图3 交联剂二巯基对苯硼酸酯的结构分析

Fig.3 Molecular structure analysis of dimercapto?terephenylborate crosslinking agent

图4 交联剂二巯基对苯硼酸酯的热分析

Fig.4 Thermal analysis of dimercapto?terephenylborate crosslinking agent

图5 巯基与PVC中活性氯的反应原理

Fig.5 Reaction principle of sulfhydryl group with active chlorine in PVC

图6 PVC和交联PVC的红外光谱

Fig.6 Infrared spectra of PVC and crosslinked PVC

图7 160 ℃交联PVC的扭矩随时间的变化情况

Fig.7 Torque change of crosslinked PVC at 160 ℃

图8 交联PVC在环己酮中溶胀48 h

Fig.8 Swelling of crosslinked PVC at cyclohexanone for 48 hours

图9 二巯基对苯硼酸酯含量对PVC样品凝胶率的影响

Fig.9 Influence of dimercapto?terephenylborate dosage on the gelation rate of PVC samples

图10 二巯基对苯硼酸酯含量对PVC样品拉伸性能的影响

Fig.10 Influence of dimercapto?terephenylborate dosage on the tensile properties of PVC samples

图11 二巯基对苯硼酸酯含量对PVC样品Tg的影响

Fig.11 Influence of dimercapto?terephenylborate dosage on Tg of PVC samples

图12 交联后PVC样品的DMA测试结果

Fig.12 DMA test of cross?linked PVC samples

二巯基对苯硼酸酯含量/份	加工过程	拉伸强度/MPa	断裂伸长率/%
1	首次热压	21.867	295.878
1	二次热压	20.978	272.886
3	首次热压	26.054	234.878
3	二次热压	24.439	201.950
5	首次热压	29.514	220.101
5	二次热压	25.586	168.460

表2 可逆交联PVC二次加工前后的力学性能

Tab.2 Mechanical properties of reversible cross?linked PVC before and after secondary processing

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