PVC樹脂熱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的檢測(cè)分析

（新疆天業(yè)（集團(tuán)）有限公司，石河子市，832000） 陳建敏

聚氯乙烯具有優(yōu)異的性能，有良好的難燃性、耐磨性、抗化學(xué)腐蝕性、良好的耐候性、尺寸穩(wěn)定性以及絕緣性；其綜合力學(xué)性能、透明性、隔熱性、消聲和消震性也好，這些優(yōu)良的性能使得PVC幾乎可以應(yīng)用于任何領(lǐng)域。PVC樹脂在生產(chǎn)過程中,因聚合工藝配方、原料雜質(zhì)含量等影響,不可避免地在PVC分子鏈上形成不同程度的缺陷結(jié)構(gòu),而PVC樹脂是在高溫條件下進(jìn)行加工制成塑料制品的,這些缺陷結(jié)構(gòu)使PVC樹脂不夠穩(wěn)定,受熱時(shí)容易分解釋放出氯化氫,氯化氫又能促進(jìn)PVC大分子鏈脫氯化氫反應(yīng),導(dǎo)致聚合物降解,引起產(chǎn)品變色,制品力學(xué)性能下降,嚴(yán)重制約著PVC樹脂的使用范圍和制品壽命。許多用戶對(duì)PVC樹脂的熱穩(wěn)定性提出了更高要求。

1 靜態(tài)穩(wěn)定性剛果紅法

1.1 測(cè)試原理

PVC共混物或制品的試料在不通過空氣并保持一定溫度至其上面的剛果紅試紙顏色由紅變藍(lán)。如果使用普通試紙，適宜的顏色變化對(duì)應(yīng)pH=3，顏色變化所需時(shí)間為穩(wěn)定時(shí)間。

1.2 測(cè)試儀器

試管：外徑約17mm；壁厚約0.4mm；長(zhǎng)度≥150mm。細(xì)玻璃管：內(nèi)徑（2～3）mm，長(zhǎng)約100mm。塞子：中心鉆一個(gè)能插入細(xì)玻璃管。油浴：容積不小于10L，控溫精度0.5℃，具有絕熱蓋板，板面鉆有能插入試管的孔。溫度計(jì)：精度0.1℃；秒表。

1.3 測(cè)試步驟

將制備好的試料放入試管中，高度約50mm，輕微振動(dòng)，不應(yīng)使試料裝得過實(shí)或粘在試管壁上。

將試紙一端卷起插入玻璃管，將細(xì)玻璃管插入塞子中，并調(diào)節(jié)試紙底部距試料表面高度。

將準(zhǔn)備好的試管浸入已達(dá)測(cè)試溫度的油浴中至試樣表面同一高度，開始計(jì)時(shí)。

當(dāng)試管中的剛果紅試紙出現(xiàn)明顯的由紅變藍(lán)標(biāo)志時(shí)，停止計(jì)時(shí)。當(dāng)使用普通試紙時(shí)，最后點(diǎn)對(duì)應(yīng)顏色指示為pH=3，停止計(jì)時(shí)。

1.4 測(cè)試結(jié)果

由表1可知，不同樣品在180℃和200℃剛果紅試紙的變色時(shí)間不同，變色時(shí)間越長(zhǎng)表明該樣品靜態(tài)穩(wěn)定性越好。不同載體剛果紅對(duì)照情況見表2。

表2 不同載體剛果紅對(duì)照

備注：GB/T2917-1982，三甘醇可作為載體，也可選擇滿足要求的其他熱載體。

1.5 測(cè)試注意事項(xiàng)

定期對(duì)油浴鍋溫度進(jìn)行校正。試管的外徑、壁厚、長(zhǎng)度及細(xì)玻璃管的內(nèi)徑、長(zhǎng)度必須符合規(guī)范。剛果紅試紙變色范圍從微紫—微藍(lán)—藍(lán)色需做了大量試驗(yàn)，同時(shí)用普通pH試紙進(jìn)行比對(duì)。熱載體對(duì)結(jié)果有一定的影響。

2 白度法

2.1 測(cè)試原理

聚氯乙烯樹脂在高溫下發(fā)生分解反應(yīng)的同時(shí)，呈現(xiàn)出白度下降。而不同樣品在相同受熱條件下得到的白度存在差別，從而體現(xiàn)出耐熱性的不同。本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)這一特性，采用熱試驗(yàn)箱，將試樣在規(guī)定條件下受熱后，測(cè)定白度。所測(cè)結(jié)果可作為樣品間在規(guī)定條件下耐熱性的相對(duì)比較值。

2.2 測(cè)試儀器

白度儀，應(yīng)符合下列條件：測(cè)量系統(tǒng)的照明與探測(cè)條件為d/0或符合國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）規(guī)定的其他結(jié)構(gòu)。所測(cè)白度為R457白度；測(cè)量系統(tǒng)的光譜特性為主峰波長(zhǎng)457nm，半峰寬44nm；儀器讀數(shù)最小值0.1%，重復(fù)性≤0.5%。

熱實(shí)驗(yàn)箱，帶轉(zhuǎn)盤和鼓風(fēng)，箱內(nèi)溫度均勻，可控制在（130～200）℃±1℃；試樣瓶（或稱量瓶），Ф 70mm×35mm,不具蓋，壁厚均勻，質(zhì)量為（45±5）g；天平，準(zhǔn)確至0.1g；試驗(yàn)篩，篩孔尺寸為0.250mm；樣品勺（或不銹鋼湯勺）；秒表。

2.3 測(cè)試步驟

稱?。?.5～10.5）g試樣，均勻平鋪在試樣瓶底部。熱試驗(yàn)箱升至規(guī)定溫度后，打開箱門，迅速地把該試樣瓶放在箱內(nèi)的轉(zhuǎn)盤上，此時(shí)試樣瓶的上平面與溫度計(jì)的垂直距離應(yīng)為1cm，并立即關(guān)門計(jì)時(shí)，同時(shí)開動(dòng)轉(zhuǎn)盤。此時(shí)箱內(nèi)溫度與規(guī)定溫度的差不應(yīng)大于5℃，并應(yīng)在2min內(nèi)升至規(guī)定溫度。距規(guī)定的受熱時(shí)間±5s時(shí)，關(guān)停轉(zhuǎn)盤，取出試樣瓶。及時(shí)用樣品勺把試樣瓶中結(jié)塊的試樣攪成粉末待測(cè)。將待測(cè)試料置于樣品池中，并超過池框表面。用玻璃板壓實(shí)，使表面平整無凸凹、斑痕等現(xiàn)象。將此樣品池放在儀器的樣品座上測(cè)定白度，再將樣品池在座上水平旋轉(zhuǎn)90°測(cè)定白度，取其算術(shù)平均值為測(cè)定值。

2.4 測(cè)試結(jié)果

表3 不同樣品在160℃，10min的白度值（%）

由表3可知，不同樣品存在160℃，10min的白度差，白度值越高表明該樣品熱穩(wěn)定性越好。

2.5 測(cè)試注意事項(xiàng)

稱量瓶質(zhì)量、壁厚均勻必須嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍內(nèi)。定期檢定熱試驗(yàn)箱。熱試驗(yàn)箱開關(guān)門溫度兩分鐘后必須恢復(fù)至規(guī)定溫度，樣品放入熱試驗(yàn)箱的位置與離溫度計(jì)距離在1cm之內(nèi)，嚴(yán)格控制樣品在熱試驗(yàn)箱內(nèi)的準(zhǔn)確時(shí)間。

3 動(dòng)態(tài)熱穩(wěn)定性

3.1 測(cè)試原理

以聚氯乙烯均聚物共聚物為主的共混物和制品，通過以薄片形式放置在高溫中發(fā)生變色程度測(cè)定熱穩(wěn)定。

表4 實(shí)驗(yàn)過程中影響白度（%）檢測(cè)結(jié)果因素分析數(shù)據(jù)

3.2 測(cè)試儀器

雙輥煉塑機(jī),160mm×320mm,速比 1：（1.22～1.35）（快輥筒轉(zhuǎn)速19.5～24.0r/min）,輥筒表面溫度能控制在（140～165）℃±2℃。表面測(cè)溫儀，量程中的（140～165）℃范圍，分度值1℃，熱電偶允差不低于3級(jí)。厚度計(jì)（0～5）mm,分度值0.01mm。熱實(shí)驗(yàn)箱，帶轉(zhuǎn)盤和鼓風(fēng)，箱內(nèi)溫度均勻，可控制在（130～200）℃±1℃。

3.3 測(cè)試步驟

使用雙輥煉塑機(jī)，輥筒表面溫度控制在152℃±2℃，時(shí)間為6min±5s,在盛料杯中依次加入50g樹脂、DOP22.5g，1.0g硬脂酸鋇攪拌均勻。清潔輥筒表面并接通熱源，加熱至輥筒溫度符合要求后，把輥筒調(diào)至試片厚度所需間隙，同時(shí)排風(fēng)；開動(dòng)煉塑機(jī)，將盛料杯試料投入輥筒上，同時(shí)計(jì)時(shí)。使試料包在快輥上，不斷切翻。帶全部成片后，清除兩端粘附粉末，并使試樣在輥間分布均勻，呈滾動(dòng)狀態(tài)，防止有局部隆起。在（1.5～2.0）min之間，取樣檢查包輥兩端試片厚度（檢查樣片不應(yīng)放回輥中，但最后試片總質(zhì)量不少于65g）,并及時(shí)調(diào)整到要求厚度。1.5min后每0.5min切翻一次，料卷應(yīng)貼輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)，到6min時(shí)拉出試片。將煉塑后試樣剪片放入熱實(shí)驗(yàn)箱，在150℃恒溫下進(jìn)行，每20min取出一個(gè)樣品，樣品厚度0.26～0.3mm之間，整體試驗(yàn)時(shí)間根據(jù)需要制定。

3.4 測(cè)試結(jié)果

圖1 不同樣品測(cè)試后的色階

由圖1可知，煉塑后樣品隨著老化時(shí)間的變化，色階從淺至深的變化，表征出PVC樹脂的動(dòng)態(tài)熱穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)PVC樹脂熱穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)提出了測(cè)試評(píng)價(jià)過程中的細(xì)節(jié)要求，準(zhǔn)確提出反映PVC樹脂產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)參數(shù)等的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)，滿足用戶需求，提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]GB/T15595－2008聚氯乙烯樹脂熱穩(wěn)定性試驗(yàn)方法.白度法[S].北京.中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì).2008；

[2]L.I納斯聚氯乙烯大全[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社.1987.295-331.561-569