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  聚氯乙烯（PVC）具有良好的耐酸堿性、耐磨性、電絕緣性、難燃自熄性及價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，是一種應(yīng)用十分廣泛的熱塑性塑料。盡管PVC具有上述諸多的優(yōu)點(diǎn)，但卻有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，即熱穩(wěn)定性能差。PVC通常加熱到140℃時(shí)就開始降解，而它的加工成型溫度在160-200℃左右，因此，加工成型時(shí)必須加入熱穩(wěn)定劑來抑制PVC的降解。目前傳統(tǒng)的熱穩(wěn)定劑主要以鉛鹽類、有機(jī)錫類、金屬皂類等含金屬離子的熱穩(wěn)定劑為主，但隨著人類環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，其中含重金屬離子的穩(wěn)定劑由于對(duì)環(huán)境易造成污染而逐漸面臨著淘汰，所以開發(fā)環(huán)保型PVC熱穩(wěn)定劑來替代傳統(tǒng)非環(huán)保型PVC熱穩(wěn)定劑的愿望越來越迫切。有機(jī)熱穩(wěn)定劑由于不含金屬元素受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注，是目前新型環(huán)保熱穩(wěn)定劑研發(fā)熱點(diǎn)。

  浙江工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院王旭教授課題組多年來致力于新型有機(jī)熱穩(wěn)定劑的研究。近期，他們以6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶為原料，合成了一種具有長(zhǎng)烷烴鏈的雙尿嘧啶類化合物（OSU）。該類化合物在透明PVC中有著極佳的熱穩(wěn)定效果，其相關(guān)成果以《Bis-uracil based high efficient heat stabilizers used in super transparent soft poly (vinyl chloride)》為題發(fā)表在Polymer Degradation and Stability。該工作的第一作者為浙江工業(yè)大學(xué)的吳波震博士，王旭教授和陳思副教授是該論文的通訊作者。

  研究表明，由于OSU帶有較長(zhǎng)的烷烴鏈，它可以作為熱穩(wěn)定劑應(yīng)用在透明PVC中，但是得到的PVC制品初期白度有待提高（圖1，a）。環(huán)氧大豆油（ESBO）作為一種無毒環(huán)保的有機(jī)輔助穩(wěn)定劑，在PVC的加工配方中經(jīng)常出現(xiàn)，更重要的是環(huán)氧大豆油分子鏈上的環(huán)氧基團(tuán)在PVC的加工過程中不僅可以提供很好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，而且還對(duì)PVC有不錯(cuò)的增塑效果。為了抑制PVC制品的初期著色，環(huán)氧大豆油（ESBO）作為輔助熱穩(wěn)定劑與OSU復(fù)配來使用。通過具體實(shí)驗(yàn)可知，在100 phr PVC中分別加入2 phr OSU以及3 phr ESBO后，得到的PVC制品初期白度大大改善（圖1，b）,其長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性也明顯提高（圖2，b’）。這說明OSU與ESBO有著良好的協(xié)同熱穩(wěn)定效果，與單組份的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制品很好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，使得 OSU/ESBO復(fù)配體系無論是在吸收HCl還是在取代不穩(wěn)定氯原子的能力上，都有了較大的提升。

圖1. 100 phr PVC中加入不同份數(shù)的熱穩(wěn)定劑得到的PVC制品：(a) 2 phr OSU, (b) 2 phr OSU, 3 phr ESBO, (c) 2 phr OSU, 3 phr ESBO,2 phr 亞磷酸酯, (d) 2 phr OSU, 3 phr ESBO,4 phr 亞磷酸酯, (e) 2 phr OSU, 3 phr ESBO, 6 phr 亞磷酸酯。

  亞磷酸酯是一種經(jīng)常與環(huán)氧大豆油并用于PVC配方中的輔助熱穩(wěn)定劑，它能夠與OSU/ESBO形成一種協(xié)同增強(qiáng)體系，從而有效的提高PVC制品的熱穩(wěn)定性能、透明性能以及制品表面光澤性。圖1（c、d、e）是在圖1（b）復(fù)配體系的基礎(chǔ)上，分別加入2  phr、4  phr、6 phr亞磷酸酯后得到的PVC制品。由圖1（c、d、e）可以看出，隨著亞磷酸酯添加量的不斷增加，PVC制品的初期白度也不斷提高,這說明亞磷酸酯的加入增強(qiáng)了OSU/ESBO復(fù)配體系取代不穩(wěn)定氯原子的能力，從而有效的抑制了PVC鏈上共軛雙鍵的形成，使得PVC制品有著較好的初期白度和透明性。圖2（c’、d’、e’）是烘箱變色法測(cè)試OSU/ESBO復(fù)配體系中加入不同份數(shù)亞磷酸酯的PVC制品顏色隨時(shí)間變化圖。值得一提的是，加入3 phr ESBO和6 phr亞磷酸酯的試樣e’在180℃烘箱環(huán)境中放置30分鐘后依然保持很好的白度。這充分說明OSU/ESBO/亞磷酸酯復(fù)配體系無論是抑制PVC制品的初期著色還是提高PVC制品的長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性，都有著良好的協(xié)同熱穩(wěn)定效果，從而使得該有機(jī)復(fù)合熱穩(wěn)定劑在透明PVC中有著極大的應(yīng)用前景。

圖2. 100 phr PVC中加入不同份數(shù)穩(wěn)定劑的PVC制品顏色隨時(shí)間變化圖：(a) 2 phr OSU, (b) 2 phr OSU, 3 phr ESBO, (c) 2 phr OSU, 3 phr ESBO,2 phr 亞磷酸酯, (d) 2 phr OSU, 3 phr ESBO,4 phr 亞磷酸酯, (e) 2 phr OSU, 3 phr ESBO,6 phr 亞磷酸酯。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2018.01.029