新型多功能脲衍生物類(lèi)PVC熱穩(wěn)定劑的設(shè)計(jì)、制備、應(yīng)用及穩(wěn)定機(jī)理研究.pdf

1、聚氯乙烯(PVC)性能優(yōu)越，是一種應(yīng)用十分廣泛的熱塑性塑料，但其熱穩(wěn)定性能差，必須加入一定量的熱穩(wěn)定劑才能加工成型。目前常用PVC熱穩(wěn)定劑以鉛鹽類(lèi)、金屬皂類(lèi)、有機(jī)錫類(lèi)等含有金屬離子的熱穩(wěn)定劑為主。隨著人類(lèi)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，國(guó)內(nèi)外正掀起研究開(kāi)發(fā)環(huán)保熱穩(wěn)定劑以取代傳統(tǒng)非環(huán)保品種的熱潮。純有機(jī)熱穩(wěn)定劑不含金屬元素，是目前新型環(huán)保熱穩(wěn)定劑研發(fā)熱點(diǎn)。
　　本文選取在有機(jī)熱穩(wěn)定劑中效果較為突出的脲衍生物作為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)合成了一系列尿嘧啶類(lèi)有機(jī)

2、化合物，利用剛果紅法、烘箱變色法等方法系統(tǒng)研究了這些化合物對(duì)PVC熱穩(wěn)定性能的影響。結(jié)果表明這些化合物具有比鈣鋅穩(wěn)定劑和二苯基硫脲更良好的熱穩(wěn)定劑效果，這是由于它們可以通過(guò)取代PVC鏈上不穩(wěn)定氯原子及吸收氯化氫(HCl)來(lái)阻止PVC降解。在此基礎(chǔ)上考察尿嘧啶類(lèi)化合物結(jié)構(gòu)與其熱穩(wěn)定效果的關(guān)系發(fā)現(xiàn)這些化合物中的氮原子在穩(wěn)定反應(yīng)中起到了關(guān)鍵作用。此外，尿嘧啶類(lèi)化合物還展現(xiàn)了與硬脂酸鋅良好的協(xié)同熱穩(wěn)定效果。
　　在尿嘧啶作為PVC熱穩(wěn)定劑

3、的研究基礎(chǔ)上，通過(guò)分析影響含氮類(lèi)熱穩(wěn)定劑穩(wěn)定效果的因素，將與尿嘧啶結(jié)構(gòu)相似而氮元素含量更高的尿囊素作為新型的PVC熱穩(wěn)定劑進(jìn)行研究。結(jié)果顯示尿囊素的熱穩(wěn)定效果比6-氨基尿嘧啶更好，這說(shuō)明了提高氮元素含量是提高該類(lèi)熱穩(wěn)定劑穩(wěn)定效果的有效方法。將尿囊素作為鈣鋅穩(wěn)定劑的輔助穩(wěn)定劑使用，發(fā)現(xiàn)尿囊素與硬脂酸鋅具有良好的協(xié)同熱穩(wěn)定作用，尿囊素能大幅提升鈣鋅穩(wěn)定劑的長(zhǎng)期熱穩(wěn)定效果。
　　使用與尿嘧啶結(jié)構(gòu)相似的氰尿酸作為原料，通過(guò)綠色簡(jiǎn)便的合成工

4、藝制得了新型的有機(jī)鋅化合物氰尿酸鋅。通過(guò)元素分析、紅外光譜分析結(jié)果推測(cè)出合成的氰尿酸鋅的分子式為Zn3(C3N3O3)2·ZnO。將氰尿酸鋅用作PVC熱穩(wěn)定劑發(fā)現(xiàn)，氰尿酸鋅比硬脂酸鋅的效果更好，尤其是長(zhǎng)期熱穩(wěn)定效果，這是因?yàn)榍枘蛩徜\有機(jī)酸根部分也能吸收部分HCl，減少了氯化鋅的生成，延緩了鋅燒。另一方面，氰尿酸鋅與硬脂酸鈣并用時(shí)能發(fā)生良好的協(xié)同熱穩(wěn)定作用，其熱穩(wěn)定效果比傳統(tǒng)的硬脂酸鋅/硬脂酸鈣更好。此外，熱穩(wěn)定劑復(fù)配研究發(fā)現(xiàn)二苯甲酰甲烷

5、能提高氰尿酸鋅/硬脂酸鈣復(fù)合熱穩(wěn)定劑抑制PVC初期著色的能力，季戊四醇能提高其長(zhǎng)期熱穩(wěn)定效果，而環(huán)氧大豆油效果最佳兼具以上兩種功能。
　　選取苯基脲作為原料合成了一系列帶有不同長(zhǎng)度烷烴鏈的苯基脲衍生物，表征這些化合物對(duì)PVC熱穩(wěn)定性能的影響，探究氮原子電子云密度對(duì)脲衍生物熱穩(wěn)定劑穩(wěn)定效果的影響。結(jié)果顯示這些苯基脲衍生物比苯基脲的熱穩(wěn)定效果更好，而且烷烴鏈越長(zhǎng)苯基脲衍生物的熱穩(wěn)定效果越好。這是因?yàn)橥闊N鏈?zhǔn)桥烹娮踊鶊F(tuán)，造成了氮原子上電

6、子云密度變大，使其取代不穩(wěn)定氯原子能力增強(qiáng)，從而使熱穩(wěn)定效果提升。將這些苯基脲衍生物與硬脂酸鋅并用也能產(chǎn)生良好的協(xié)同穩(wěn)定作用，這歸功于它們能絡(luò)合氯化鋅使其失去催化PVC降解的能力。
　　針對(duì)6-氨基-1，3-二甲基尿嘧啶作為PVC熱穩(wěn)定劑的缺陷，通過(guò)分子設(shè)計(jì)以其為原料合成了一系列雙尿嘧啶類(lèi)化合物。作為PVC熱穩(wěn)定劑，這些雙尿嘧啶化合物具有比6-氨基-1，3-二甲基尿嘧啶更加優(yōu)秀的熱穩(wěn)定效果。而且這些雙尿嘧啶化合物改進(jìn)了6-氨基-1