Page 176 - 《精细化工》2020年第4期

·810· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

1.2.2 α-酮戊二酸镧的复配体系 表 1 ATAL 的元素分析和 ICP-OES 分析结果
将 ATAL 分别与辅助热稳定剂β-二酮、PDOP、 Table 1 Elemental analysis and ICP-OES analysis results
PER 和 ESO 按一定的质量比混合得到复合热稳定剂。 of ATAL
质量分数/%
1.3 测试与表征 ATAL 分子式
C H La
1.3.1 元素分析
理论值 25.35 1.69 39.15 La 2(C 5H 4O 5) 3
采用元素分析仪测定样品中 C、H 元素的含量，
理论值 24.73 1.92 38.19 La 2(C 5H 4O 5) 3•H 2O
用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定产物中镧
的含量 [10] 。 理论值 24.13 2.14 37.27 La 2(C 5H 4O 5) 3•2H 2O
理论值 23.56 2.36 36.39 La 2(C 5H 4O 5) 3•3H 2O
1.3.2 红外光谱分析
实测值 23.62 2.30 36.21
采用 KBr 压片法，使用傅里叶红外光谱仪对

ATA 及 ATAL 进行红外光谱分析，扫描范围为： 由表 1 可知，根据元素分析得到的 C、H 含量
–1
4000~400 cm 。
及 ICP-OES 分析得到的镧含量可知 ATAL 的分子式
1.3.3 静态热稳定性测试 为 La 2 (C 5 H 4 O 5 ) 3 •3H 2 O。
参照 ASTM D4202—1992 [11] ，按质量比 100∶3
原料 ATA（a）和产物 ATAL（b）的红外光谱
称取 5.00 g PVC 粉和 0.15 g 热稳定剂，混合均匀后
分析如图 1 所示。
转移至试管中，将刚果红试纸插入带有胶塞的空心
玻璃管中，刚果红试纸底端与试样相距约 25 mm，
最后将试管插入 180 ℃油浴里，试样表面与油浴面
齐平，记录刚果红试纸变蓝的时间，即静态热稳定
时间，同时记录 PVC 样品颜色 [12-13] 。
1.3.4 动态热稳定性测试
按质量比 100∶3 称取 60.00 g PVC 粉和 1.80 g
热稳定剂混合均匀后转入转矩流变仪，在温度为
180 ℃、转速为 30 r/min 条件下测定料温和扭矩随
时间的变化曲线。

1.3.5 热失重测试
采用 TGA 对 PVC 进行热降解动力学分析。取 图 1 ATA (a)和 ATAL (b)的红外谱图
Fig. 1 FTIR spectra of ATA (a) and ATAL (b)
样品约 5 mg 于氧化铝坩埚中，设置氮气流速为 20
mL/min，以不同的升温速率（5、10、15、20、25 K/min） –1
由图 1 可知，曲线 a 中，2500~3500 cm 处的
测量温度在 50~600 ℃区间内样品的热失重（TG）
宽峰是 ATA 羧基内的羟基（O—H）的缔合峰，
曲线，并做出积分热失重（DTG）曲线，由 TG、
–1
1714 cm 处的强峰是 ATA 中羰基（C==O）的伸缩
DTG 曲线分析 PVC 样品的降解过程，结合 Kissinger 振动吸收峰，1445 cm 处的弱峰为分子链上饱和碳
–1
方程求解 PVC 降解活化能 [14-16] 。
–1
氢（—CH 2 ）的面内弯曲振动吸收峰，1404 cm 处
   AR E 1
ln   2    ln k  k  （1） 的弱峰为羧基中羟基（O—H）的面内弯曲振动吸收
 T E k P  R T P 峰；曲线 b 中，由于 ATA 中的羧基与硝酸镧反应，
式中：β—升温速率，K/min；T P —最大分解温度， 生成了羧酸镧结构，羧基官能团转化为羧基负离子，
–1
故 2500~3500 cm 范围内的强缔合峰消失，但曲线
K；E k —活化能，kJ/mol；R—8.314 J/(mol·K)；A k
—指前因子。 b 中在 3418 cm 处仍存在吸收峰，该峰可能是产物
–1
2
在不同升温速率（β）下，ln(β/T P )与 1/T P 呈 中含有结晶水而出现的水峰，这也验证了元素分析
2
线性关系，则活化能 E k 可通过 ln(β/T P )–1/T P 线性 的结果；1705 cm –1 处为分子链中酮羰基（C==O）
方程的斜率求得：E k =–aR。 的伸缩振动峰，1556 和 1414 cm 处的两个峰为羧
–1
1.3.6 场发射扫描电镜测试 基负离子（COO ）的伸缩振动特征峰，证明 ATA
–
采用扫描电镜对样品表面的微观形貌进行观察。
与硝酸镧发生了反应，以上分析说明已成功制备了
2 结果与讨论 ATAL。
2.2 ATAL 对 PVC 热稳定性能的测试
2.1 结构表征 表 2 为纯 PVC、PVC+硬脂酸锌和 PVC+ATAL
ATAL的元素分析和ICP-OES分析结果如表1所示。 的静态热稳定时间及 7 min 时各样品颜色对比情况。