有机锡与硬脂酸金属盐复合物对PVC热稳定性的影响

Thermal decomposition and thermal stability of PVC, the complexes of organotin-mercaptan and stearic acid metal salts in PVC stabilization process, and reducing the cost of organotin stabilizer are the key issues urgent to be resolved in PVC processing fields. The project using stearic acid metal salts as co-stabilizer, combined with organotin compounds such as methyl mercaptan tin, investigate the induction period which HCl is released from PVC, the influence of rate and the reaction mechanism. Using non-isothermal techniques to study the complexes reacted with PVC and to study its thermal stability and thermal decomposition kinetics in air and inert gas. Using isothermal technique to sutdy the effect of the complexes on the thermal life and color changes of PVC, examining the potential synergies existing in the complexes of the stearic acid metal salts with methyl mercaptan tin. Through the changes of the thermal decomposiotion activation energy in different PVC stabilizer systems, the research project is expected to reveal theoretically the effect law of the complex system in which different stearic acid metal salts reacted with PVC and with methytin mercaptide. To reduce the cost of organotin stabiliers such as methyltin mercaptide, to understand the reaction mechanism of the stearic acid metal salt composite stabilizer with PVC, to terminate the decomposition process of PVC, the implementation of the project is of great significance.

PVC的热分解和热稳定﹑硫醇有机锡和硬脂酸金属盐复合物在PVC稳定过程中的作用以及降低有机锡稳定剂的使用成本是聚氯乙烯加工领域急需解决的关键问题。本项目以硬脂酸金属盐为PVC的共稳定剂，与有机锡化合物如硫醇甲基锡相结合，研究对PVC释放HCl的诱导期﹑速率的影响及作用机理。采用非等温热重技术研究该复合物对PVC薄膜﹑在空气和惰性气体中的热稳定性和热分解动力学。用等温技术研究其对膜热寿命和色泽的影响，考察硬脂酸金属盐作为共稳定剂与硫醇甲基锡可能的协同效应。项目研究中，通过不同稳定体系热分解活化能的变化，可望从理论上揭示不同硬脂酸金属盐对于PVC及硫醇甲基锡复合体系的作用规律。项目的实施，对于有机锡稳定剂如硫醇甲基锡降低成本，弄清硬脂酸金属盐复合稳定剂的作用机理，对于聚氯乙烯的分解及其分解过程的终止具有重要意义。

该项目在针对聚氯乙烯(PVC)的热分解和热稳定﹑硫醇有机锡和硬脂酸钙镁锌镧铈等复合物在PVC稳定过程中的作用以及降低有机锡的使用量方面，过去四年我们选取了一系列重要的掺杂复合稳定剂的PVC薄膜作为研究对象，调查了有机锡、钙-锌、双季戊四醇和钛酸丁酯改性纳米二氧化钛复合稳定剂增强PVC的热稳定性和协同效应；首次发现有机锡、钙-锌、双季戊四醇掺杂PVC除了具备优良的耐热性，在降解中还可以改变降解途径，抑制大环芳烃的生成，为国际上从源头既提高PVC耐热性，又解决废塑料降解提供了一条崭新的思路(2020 JTAC)(获ZL 2018 11531338.4授权)。调查了含有机锡、硬脂酸钙和双季戊四醇复合物掺杂的PVC在低温下的热氧化降解动力学，通过耐热性筛选研究，获得了其降解的动力学方程，为工业反应器设计提供了依据(2021 Waste Management)。制备了含有硫醇甲基锡(S)、硬脂酸锌(Z)和双季戊四醇(D)复合物的PVC薄膜，采用热分析和TG–FTIR技术研究了其热降解动力学；使用非模型方法、Kissinger, the Friedman, the Kissinger–Akahira–Sunose and the Flynn–Wall–Ozawa法，获得了其热解的表观活化能，通过广义主图和实验主图，揭示了PVC热降解的机理模型。此外薄膜在降解时，较对照样抑制了二氧化碳的析出，为回收增塑剂提供了有力条件(2020 JTAC)。在国际上首次发现含有机锡、硬脂酸铈、改性二氧化钛和β-二酮络合物的增塑PVC薄膜在长期储存后的脱氯化氢的奇异行为，并揭示了其作用机理(2022 Materials Research Express)。开展了有机锡、硬脂酸铈和叶酸改性二氧化钛掺杂PVC薄膜的制备和表征，并揭示了该复合薄膜的稳定机理(2022 Scientific Report)。

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