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第 2 期 胡程程，等: 氰尿酸钙/锌的制备及其在 PVC 制品中的应用 ·329·

聚氯乙烯（PVC）是目前世界上五大通用树脂 公司；环氧大豆油，CP，阿拉丁试剂有限公司。
之一，具有不易燃烧、强度高、耐酸碱性、绝缘性 Vario ELⅢ型元素分析仪，德国 Elementar 公司；
等优点，广泛应用于建筑、电讯、化工、包装等领 Nicolet67 型傅里叶变换红外光谱仪，美国 Nicolet
域 [1-2] 。然而，PVC 制品存在一个致命的缺陷，即热 公司；TG-50H 型热重分析仪，日本 Shimadzu 公司；
稳定性较差。PVC 制品在加工受热和使用过程中容 SU8020 型场发射扫描电子显微镜，日本 Hitachi 公
易热降解，随后释放出有毒的 HCl 气体，并且 HCl 司；SK-160B 型双辊混炼机，上海第一橡胶机械厂
具有自动催化分解 PVC 的作用，使得 PVC 制品颜 公司；DHG-9076A 型电热恒温鼓风干燥箱，上海精
色发生变化，严重时会出现黑化现象。PVC 制品热 宏实验设备有限公司。
稳定性能差，极大地限制了 PVC 树脂的广泛应用。 1.2 氰尿酸钙/锌合成
因此，在 PVC 制品中添加热稳定剂是十分必要的 [3-6] 。 称取氰尿酸 5.16 g（0.04 mol）加入到一个盛有
传统的 PVC 热稳定剂主要有铅盐类、有机锡类、金 100 mL 去离子水的 250 mL 三口烧瓶中，搅拌混合
[7]
属皂类等 。近年来，随着环保意识的提高，含铅 均匀，然后加热至 95 ℃氰尿酸完全溶解，接着将氢
等重金属盐慢慢被替代或禁止使用，而性能优异的 氧化钙 4.44 g（0.06 mol）或氧化锌 1.63 g（0.02 mol）
有机锡类作为 PVC 热稳定剂存在着价格昂贵等缺 分多次加入，并且在剧烈搅拌下使其与氰尿酸水溶
点。钙/锌系列热稳定剂 [8-12] 作为一种常见的热稳定 液充分接触，在 95 ℃下回流反应 4 h，待反应结束
[9]
剂被广泛研究。刘朋 等采用马来酸酐与十二醇通 后将产物冷却至室温，用水和乙醇分别洗涤 3 次，
过酯化反应制备了马来酸单十二酯中间体，然后经 减压抽滤得到白色固体产物，然后放入 80 ℃烘箱干
皂化反应和复分解反应合成了马来酸单十二酯钙/ 燥 8 h，最后粉碎得到最终产物氰尿酸钙/锌，氰尿
锌，马来酸单十二酯钙/锌的最佳复配质量比为 3∶ 酸钙产率为 91.91%，氰尿酸锌产率为 90.30%。
1，热稳定时间达到 28 min，但是合成过程复杂，产 1.3 PVC 试样制备
率较低，没有工业化应用的前景。Zhu [12] 等以甘露 准确称取合适比例的 PVC 粉、DOP、氰尿酸钙
/锌、硬脂酸钙/锌以及一些辅助热稳定剂，高速搅拌
醇和氧化锌为原料合成甘露醇锌，通过测试表明，
混合均匀，然后将所得混合物置于双辊混炼机内，
甘露醇与氧化锌物质的量比为 5∶5 时合成的样品
炼塑温度为 180 ℃，炼塑 5 min 后下片，制成含不
热稳定时间达到 240 min，但是合成过程需要高温和
同稳定剂的 PVC 片，得到的试片剪成 2 cm×2 cm
N 2 等苛刻条件，只适合实验室研究。
的片状用于热稳定性能测试。具体配方如表 1 所示。
氰尿酸盐是由环状有机小分子弱酸制备成的一

种新型热稳定剂，能够有效捕捉 HCl 气体，具有较
表 1 不同稳定剂的配方
好的 PVC 热稳定性能 [13-14] 。针对以上钙/锌盐类热 Table 1 Formulas for different stabilizers
稳定剂合成过程中的不足，本文以价格低廉的氰尿 硬脂 氰尿 硬脂 氰尿 硬脂
样品 PVC DOP
酸和氢氧化钙、氧化锌为原料，通过一步液相法制 /g /g 酸/g 酸锌/g 酸锌/g 酸钙/g 酸钙/g
备了一种主效热稳定剂氰尿酸钙/锌，对产物进行了 1 # 50 25 0.2 — — — —
结构表征与分析；将其添加到 PVC 制品中，通过静 2 # 50 25 0.2 0.5 — — —
态烘箱热老化和刚果红测试考察了其对 PVC 制品 3 # 50 25 0.2 — 0.5 — —
热稳定性的影响，并且添加环氧大豆油作为辅助稳 4 # 50 25 0.2 — — 0.5 —
定剂来进一步提高体系热稳定性能。本文制备的氰 5 # 50 25 0.2 — — — 0.5
尿酸钙/锌作为一种主效热稳定剂，不仅热稳定效果 注: —代表不添加。

优异而且具有大规模工业化应用前景。
1.4 结构表征与性能测试
1 实验部分 元素分析：采用元素分析仪，测定产物中 C、N、
H 元素的含量，并且使用 EDTA 络合滴定法测得金
1.1 试剂与仪器 属元素 Ca、Zn 含量 [15-16] 。FTIR：采用 KBr 压片法，
氰尿酸，CP，上海源叶生物科技有限公司；氢 对样品进行 FTIR 测试，波长扫描范围为 500~
1
氧化钙、氧化锌、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、硬脂 4000 cm 。热失重测试：N 2 气氛下，以 10 ℃/min
酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌，CP，国药集团化学试剂 的速率从室温加热至 900 ℃，考察材料随温度升高
有限公司；S-65 型 PVC 粉，工业级，台塑工业有限 质量的变化情况。扫描电镜测试：采用 SU8020 型