Synthesis of lanthanum 2，3⁃pyrazinedicarboxylic acid and its stabilizing effect on PVC

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.02.016

Abstract

Abstract:

A lanthanum 2，3?pyrazinedicarboxylic acid （2，3?LPDA） rare earth thermal stabilizer was synthesized using 2，3?pyrazinedicarboxylic acid as a ligand together with lanthanum nitrate and ammonia water， and its molecular formula was analyzed through infrared spectroscopic characterization and elemental and thermal analyses. The thermal stability of 2，3?LPDA and its compounding system with other auxiliary heat stabilizers like zinc stearate， calcium stearate， and pentaerythritol were investigated through a static thermal stabilization experiment. The effect of thermal stabilizers on the plasticization and mechanical properties of PVC were evaluated. The thermal stability mechanism of 2，3?LPDA was analyzed. The results indicated that the molecular formula of 2，3?LPDA was determined to be La₂（C₆N₂O₄）₂（NO₃）₂·3H₂O. When the compounding ratio of 2，3?LPDA to zinc stearate to pentaerythritol was set as 2∶1∶2， the thermal stabilization time of PVC reached 44 min and its processability and tensile strength was improved significantly. The presence of 2，3?LPDA could depressed the dissociation of the C—Cl bond in PVC and absorbed the Cl^- produced by the degradation of PVC through a combination with rare earth ions to form LaCl₃. This effectively inhibited the degradation of PVC， resulting in a good thermal stability.

Key words: 2, 3?pyrazinedicarboxylic acid, rare earth, heat stabilizer, poly（vinyl chloride）, compound

CLC Number:

TQ314.24⁺5.1

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Figures/Tables 10

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元素	C/%	H/%	N/%	La/%
理论含量	16.36	1.26	11.97	31.53
实际含量	16.78	2.06	11.58	31.21

元素	C/%	H/%	N/%	La/%
理论含量	16.36	1.26	11.97	31.53
实际含量	16.78	2.06	11.58	31.21

热稳定剂	热老化时间/min								热稳定时间/min
热稳定剂	5	10	15	20	25	30	35	40	热稳定时间/min
无									3
2，3⁃PDA									5
2，3⁃LPDA									30
硬脂酸锌									5
硬脂酸钙									25
季戊四醇									6
硬脂酸铅									46
硬脂酸镧									21
钙锌复合热稳定剂									19

热稳定剂	热老化时间/min								热稳定时间/min
热稳定剂	5	10	15	20	25	30	35	40	热稳定时间/min
无									3
2，3⁃PDA									5
2，3⁃LPDA									30
硬脂酸锌									5
硬脂酸钙									25
季戊四醇									6
硬脂酸铅									46
硬脂酸镧									21
钙锌复合热稳定剂									19

热稳定剂	复配比例	热老化时间/min								热稳定时间/min
热稳定剂	复配比例	5	10	15	20	25	30	35	40	热稳定时间/min
2，3⁃LPDA∶硬脂酸锌	4∶1									34
	3∶2									29
	2∶3									29
	1∶4									19