随着工业技术的发展,因为具有成本低、易加工等突出优点,聚氯乙烯树脂(PVC)在各行各业得到了广泛地应用。但是,由于自身结构存在缺陷,PVC在高温、光照等条件下会发生降解,发生颜色变化以及力学性能退变,进而影响了它的使用。迄今为止,人们尝试了很多方法来克服这一问题,但最有效的方法是添加热稳定剂。市面上常用的热稳定剂有如下几类:铅盐类、有机锡类、稀土类、金属皂类和有机化合物类,其中,无论是初期热稳定性还是长期热稳定性,效果最好的当属铅盐类热稳定剂,但是,由于铅盐属于重金属盐,对环境和人体都会造成巨大的伤害,将逐步退出市场。有机锡类和稀土类热稳定剂效果较好,但是成本很高。因此,由于具有高效无毒的的特点,金属皂类热稳定剂体系将获得较大发展。当前应用最广泛的金属皂类热稳定剂为钙锌热稳定剂(硬脂酸盐),该类热稳定剂的不足是会发生锌烧现象,长期热稳定性不理想。因此,如何避免锌烧、延长钙锌热稳定剂长期热稳定性能则是当前研究的重点和难点。季戊四醇是一种优异的辅助热稳定剂,与钙锌类热稳定剂同时使用时会产生协同效果,抑制锌烧,从而获得更好的长期热稳定效果。但由于季戊四醇的熔点较高,和PVC的相容性不好,因此,影响了它们的协同效果。本文通过将其与乙酸、正丁酸、己二酸分别进行酯化,得到季戊四醇酯,与钙锌热稳定剂进行复配,获得复合热稳定剂;通过刚果红法、热重法、电导率法、紫外分光光度法和烘箱热老化法测试了其对PVC的热稳定性能,并对它们的热稳定机理进行了讨论。1.用浓硫酸做催化剂,将三种羧酸和季戊四醇按照一定比例混合,然后将混合物放入三颈烧瓶中,并加入一定量的环己烷作为带水剂,在100~150℃下加热搅拌回流,反应完毕,真空蒸馏出带水剂,获得季戊四醇酯。三种季戊四醇酯的熔点均低于150℃,比季戊四醇的熔点(261℃)低,低熔点可以改善与硬脂酸钙锌和PVC的相容性,提高PVC的热稳定性能。通过多组平行实验得出:季戊四醇酯的最佳催化剂用量为羧酸质量的2.5%,最佳带水剂用量为反应物总质量的20%,以及最佳反应温度分别为乙酸100~115℃、正丁酸110~130℃、己二酸130~150℃。FTIR结果表明,三种酯均在1750 cm-1附近出现较大峰,说明产物存在酯羰基,在3200 cm-1附近出现峰值说明存在醇羟基。2.把三种季戊四醇酯与钙锌复配用作PVC热稳定剂,对其热稳定效果进行了表征。刚果红试验表明:添加季戊四醇酯,能够极大的提高PVC产品长期热稳定性。静态烘箱老化试验表明:三种酯的加入,均会明显延长钙锌热稳定剂长期热稳定性,避免了“锌烧”现象,其中,三种酯完全变黑的时间分别为70 min、80 min和90 min。热重分析(TG)表明,添加三种季戊四醇酯的PVC初始分解温度都超过220℃,高于PVC加工温度180℃;电导率测试表明:添加季戊四醇酯可以明显的减小氯化氢的生成速率,提高了稳定性。紫外可见分光光度实验结果表明:添加三种季戊四醇酯均能明显降低PVC产品中共轭双键的浓度,大大地改善了PVC热稳定性能。通过活化能计算的方式研究了三种季戊四醇酯对PVC的热稳定性能:添加季戊四醇酯后,PVC脱HCl反应的活化能相对提高,使得降解更加困难。3.通过对比实验考察了季戊四醇酯作为辅助热稳定剂时的作用机理:季戊四醇和硬脂酸钙锌共同使用时虽然能够增加PVC长期热稳定性,但是效果不如添加季戊四醇酯好,其原因可能在于季戊四醇酯的低熔点和相容性好;通过实验验证了季戊四醇酯具有较强的络合氯化锌的能力,可以避免“锌烧”,延长长期热稳定性;可以钝化PVC分子链上的活泼氯,来阻止PVC降解,获得更好的长期热稳定性能。