改性水滑石在鈣鋅穩(wěn)定劑中應(yīng)用

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1、改性水滑石在鈣鋅穩(wěn)定劑中的應(yīng)用研究水滑石是什么？水滑石是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的化合物（圖1為鎂鋁水滑石層狀結(jié)構(gòu)圖），水滑石的通式可表示為［M2+1-XM3+X(OH)2］X+［An-X/n·mH2O］X-其中M2+為二價金屬陽離子，M3+為三價金屬陽離子。An-為堿性溶液中可穩(wěn)定存在的無機(jī)和有機(jī)陰離子，不同的M2+和M3+，不同的層間陰離子An—便可形成不同的水滑石。常見水滑石的化學(xué)組成包括層板內(nèi)原子以共價鍵（離子鍵、氫鍵）連接并具有可交換的陰離子（如CO32-、Cl）,其最基本的性能是堿性，特殊的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu),使

2、其具有一系列獨(dú)特、優(yōu)異的性能和功效。該類材料中CO32-可以有效地吸收PVC降解時脫出的HCl,減緩HCl對PVC樹脂的自催化作用，起一個酸吸收劑的作用。鎂鋁水滑石結(jié)構(gòu)特征水滑石作用機(jī)理其結(jié)構(gòu)是層板型,層間距很大,為0.76～0.79nm,而且有很大的比表面積,這樣能夠使其表面羥基充分與HCl反應(yīng)。國內(nèi)外一般認(rèn)為，水滑石在PVC加工過程中的熱穩(wěn)定作用是由于其表面羥基吸收PVC熱分解釋放出的HCl氣體，從而抑制HCl對PVC分解的催化作用。有學(xué)者提出HCl與水滑石層間CO32-交換的作用機(jī)理，水滑石作為熱穩(wěn)定劑時，PV

3、C熱分解生成的HCl與水滑石層間的CO32-反應(yīng)，同樣會有效抑制PVC的分解。水滑石與HC1的反應(yīng)可分兩步：首先，HC1與層間的陰離子發(fā)生反應(yīng)．將Cl-吸入層間，達(dá)到吸收HCl的目的；然后，水滑石本身與HCl反應(yīng)層柱結(jié)構(gòu)被完全破壞，形成金屬氯化物，也吸收了HCl。水滑石作用機(jī)理水滑石的熱分解過程包含幾個階段,在小于200℃脫除結(jié)晶水,在250℃～450℃層板羥基脫水,并脫除二氧化碳,逐漸生成鎂鋁復(fù)合雙金屬氧化物,在450℃～550℃時有新相生成,并逐漸形成穩(wěn)定的雙金屬氧化物L(fēng)DO,溫度再升高就會破壞其層狀結(jié)構(gòu)。而PV

4、C加工溫度一般不會超過250℃，所以加工過程中并不會破壞其結(jié)構(gòu)。所以，與傳統(tǒng)的穩(wěn)定劑相比。水滑石對Cl-的捕獲容量大，可以避免塑料變黃，與BHT等抗氧劑配伍性好,無腐蝕、無酸氣、不外逸；可以顯著提高塑料的耐候性和耐熱性。國內(nèi)水滑石的研究國內(nèi)水滑石的合成和在塑料中應(yīng)用的研究開展較晚，北京化工大學(xué)是國內(nèi)最早開展水滑石合成研究的單位，同時也進(jìn)行了一些水滑石改性塑料的研究。從2004年起，江西宏遠(yuǎn)化工有限公司投入大量的物力、人力及財(cái)力，緊跟世界先進(jìn)水平，開發(fā)了新一代的水滑石產(chǎn)品,并通高科技手段進(jìn)行改性。江西宏遠(yuǎn)的改性水滑石水

5、滑石的種類很多，但不是每一種水滑石都可以用作穩(wěn)定劑，常規(guī)的水滑石由于顆粒小，團(tuán)聚并嚴(yán)重吸水，因此在樹脂中分散性差，不但對PVC無穩(wěn)定作用，反而會促使其降解，并且會對其流動性和制品外觀產(chǎn)生不良影響。有研究表明，只有用經(jīng)過適當(dāng)處理使比表面積不大于30㎡∕g的水滑石才對PVC有穩(wěn)定作用。江西宏遠(yuǎn)生產(chǎn)的水滑石是在原二元水滑石的基礎(chǔ)上，引入有機(jī)酸根離子，對水滑石進(jìn)行超分子插層組裝，這樣就增大了水滑石的層間距，降低了對層板羥基的作用力,使層板羥基更容易脫除,有效增強(qiáng)了層板對HCl的吸收,可顯著改善PVC老化過程中的初期著色性。通

6、過這種工藝合成得到的水滑石，能控制其晶片直徑在0.5—1.0μm、厚度在0.03—0.08μm之間,水滑石的比表面積在10-28㎡∕g左右。江西宏遠(yuǎn)的改性水滑石然后用改性劑對水滑石進(jìn)行表面改性，一方面，改性劑可以定向吸附水滑石表面上，使水滑石粉末具有荷電特性，阻止水滑石粒子的團(tuán)聚，具有良好的分散穩(wěn)定性；另一方面，改性劑與水滑石表面的陽離子發(fā)生共價鍵作用而包覆水滑石的表面，有機(jī)鏈伸向外端，改善水滑石的表面性能，使其憎水，在PVC中具有更好的分散性和相容性。通過改性的水滑石與硬脂酸稀土一同復(fù)配到鈣鋅穩(wěn)定劑中，從而形成了獨(dú)

7、特的水滑石-稀土-鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑，應(yīng)用于PVC加工中具有非常高的熱穩(wěn)定效能。粉體水滑石的結(jié)構(gòu)特征各水滑石的元素分析及重金屬含量比較重金屬檢測四種水滑石的粒度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)水滑石的應(yīng)用試驗(yàn)主要原料PVC-SG3樹脂；活性碳酸鈣；鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）；硬脂酸；鈦白粉；硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鋇；三鹽基硫酸鉛；改性水滑石；日本某公司水滑石、韓國某公司水滑石、國內(nèi)某公司水滑石,水滑石的應(yīng)用試驗(yàn)主要設(shè)備雙輥煉塑機(jī)，SK-160B型，上海橡膠機(jī)械廠；轉(zhuǎn)矩流變儀，RM-200A，哈普電氣技術(shù)有限公司；萬能試驗(yàn)機(jī)，20KN，承德

8、精密試驗(yàn)機(jī)有限公司；401A熱老化試驗(yàn)箱，南通三思機(jī)電有限公司；智能恒溫油浴鍋，金壇市文華科教實(shí)驗(yàn)儀器廠；色差儀，CM-2300D，日本美能達(dá)公司。實(shí)驗(yàn)配方PVC100CaCO315DOP40Hst0.5TiO21.0穩(wěn)定劑4.0水滑石的應(yīng)用試驗(yàn)試樣制備將加有增塑劑和穩(wěn)定劑的PVC粉料混合均勻，放入烘箱中在110℃下進(jìn)行預(yù)塑化30分鐘，每隔5分