浙江工业大学王旭教授课题组超透明高效PVC有机热稳定剂新进展
聚氯乙烯（PVC）具有良好的耐酸碱性、耐磨性、电绝缘性、难燃自熄性及价格低等优点，是一种应用十分广泛的热塑性塑料。尽管PVC具有上述诸多的优点，但却有一个致命的缺点，即热稳定性能差。PVC通常加热到140℃时就开始降解，而它的加工成型温度在160-200℃左右，因此，加工成型时必须加入热稳定剂来抑制PVC的降解。目前传统的热稳定剂主要以铅盐类、有机锡类、金属皂类等含金属离子的热稳定剂为主，但随着人类环保意识的不断增强，其中含重金属离子的稳定剂由于对环境易造成污染而逐渐面临着淘汰，所以开发环保型PVC热稳定剂来替代传统非环保型PVC热稳定剂的愿望越来越迫切。有机热稳定剂由于不含金属元素受到了业界的广泛关注，是目前新型环保热稳定剂研发热点。
浙江工业大学材料学院王旭教授课题组多年来致力于新型有机热稳定剂的研究。近期，他们以6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶为原料，合成了一种具有长烷烃链的双尿嘧啶类化合物（OSU）。该类化合物在透明PVC中有着极佳的热稳定效果，其相关成果以《Bis-uracil based high efficient heat stabilizers used in super transparent soft poly (vinyl chloride)》为题发表在Polymer Degradation and Stability。该工作的第一作者为浙江工业大学的吴波震博士，王旭教授和陈思副教授是该论文的通讯作者。
研究表明，由于OSU带有较长的烷烃链，它可以作为热稳定剂应用在透明PVC中，但是得到的PVC制品初期白度有待提高（图1，a）。环氧大豆油（ESBO）作为一种无毒环保的有机辅助稳定剂，在PVC的加工配方中经常出现，更重要的是环氧大豆油分子链上的环氧基团在PVC的加工过程中不仅可以提供很好的长期稳定性，而且还对PVC有不错的增塑效果。为了抑制PVC制品的初期着色，环氧大豆油（ESBO）作为辅助热稳定剂与OSU复配来使用。通过具体实验可知，在100 phr PVC中分别加入2 phr OSU以及3 phr ESBO后，得到的PVC制品初期白度大大改善（图1，b）,其长期热稳定性也明显提高（图2，b’）。这说明OSU与ESBO有着良好的协同热稳定效果，与单组份的OSU相比，ESBO的加入可以有效吸收PVC降解生成的HCl以此提供PVC制品很好的长期稳定性，使得 OSU/ESBO复配体系无论是在吸收HCl还是在取代不稳定氯原子的能力上，都有了较大的提升。
图1. 100 phr PVC中加入不同份数的热稳定剂得到的PVC制品：(a) 2 phr OSU, (b) 2 phr OSU, 3 phr ESBO, (c) 2 phr OSU, 3 phr ESBO,2 phr 亚磷酸酯, (d) 2 phr OSU, 3 phr ESBO,4 phr 亚磷酸酯, (e) 2 phr OSU, 3 phr ESBO, 6 phr 亚磷酸酯。
亚磷酸酯是一种经常与环氧大豆油并用于PVC配方中的辅助热稳定剂，它能够与OSU/ESBO形成一种协同增强体系，从而有效的提高PVC制品的热稳定性能、透明性能以及制品表面光泽性。图1（c、d、e）是在图1（b）复配体系的基础上，分别加入2 phr、4 phr、6 phr亚磷酸酯后得到的PVC制品。由图1（c、d、e）可以看出，随着亚磷酸酯添加量的不断增加，PVC制品的初期白度也不断提高,这说明亚磷酸酯的加入增强了OSU/ESBO复配体系取代不稳定氯原子的能力，从而有效的抑制了PVC链上共轭双键的形成，使得PVC制品有着较好的初期白度和透明性。图2（c’、d’、e’）是烘箱变色法测试OSU/ESBO复配体系中加入不同份数亚磷酸酯的PVC制品颜色随时间变化图。值得一提的是，加入3 phr ESBO和6 phr亚磷酸酯的试样e’在180℃烘箱环境中放置30分钟后依然保持很好的白度。这充分说明OSU/ESBO/亚磷酸酯复配体系无论是抑制PVC制品的初期着色还是提高PVC制品的长期热稳定性，都有着良好的协同热稳定效果，从而使得该有机复合热稳定剂在透明PVC中有着极大的应用前景。
图2. 100 phr PVC中加入不同份数稳定剂的PVC制品颜色随时间变化图：(a) 2 phr OSU, (b) 2 phr OSU, 3 phr ESBO, (c) 2 phr OSU, 3 phr ESBO,2 phr 亚磷酸酯, (d) 2 phr OSU, 3 phr ESBO,4 phr 亚磷酸酯, (e) 2 phr OSU, 3 phr ESBO,6 phr 亚磷酸酯。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2018.01.029
高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn
关注高分子科学技术 👉
长按二维码关注
诚邀投稿
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号PolymerChina
（或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。