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环氧大豆油作为PVC增塑剂的热分解动力学与裂解机理研究
 

环氧大豆油常温下为浅黄色粘稠油状液体,是一种使用广泛的聚氯乙烯无毒增塑剂兼稳定剂:与PVC树脂相容性好,挥发性低、迁移性小。具有优良的热稳定性和光稳定性,耐水性和耐油性亦佳,可赋予制品良好的机械强度、耐候性及电性能,且无毒性,是国际认可的用于食品包装材料的化学工艺助剂。

 

它其实是用大豆油经过氧化处理后制得的一种化工产品。

 

植物油脂直接作为PVC增塑剂存在较多缺陷,但通过对植物油脂的化学结构改性,可作为PVC增塑剂使用,因其具有诸多优点,其用量已占增塑剂总量的8%左右。

 

由于环氧类增塑剂低毒环保,来源广泛,已被广泛用于药品及食品包装材料、人造革、农用薄膜等方面。

 

研究人员利用不同方法已对ESO 在PVC中的增塑机理、热稳定性能、迁移性能等进行了深入分析,而有关PVC制品的热分解过程研究尚不多见。

 

因此,中国林业科学研究院冯国东,周永红等ESO部分或全部替代石化基增塑剂制备PVC材料,分析了热失重过程中表观活化能变化,以各热分解阶段的表观活化能大小说明该材料的热稳定性能。采用裂解气相色谱/质谱联用分析技术分析ESO增塑的PVC材料在不同裂解温度下的裂解情况,分析ESOPVC材料中的热裂解机理及PVC树脂裂解路径。为优化PVC材料配方与合成新型油脂基增塑剂提供理论基础。

 

PVC样品失重量增加其活化能也随之增加,说明随分解量增加剩余物变得愈加稳定,不易于分解。在热失重50%之前与DOIP相比,用ESO增塑PVC材料的热分解活化能较高。然而在失重量达到80%后,与单独使用一种增塑剂相比,ESODOIP两者复配增塑的PVC材料活化能更高,主要原因为在高温阶段这两种增塑剂可能发生更为复杂的交联反应,从而使得生成物热稳定性提高。热裂解机理研究表明:在温度低于260 时,大部分PVC分子在失去氯化氢后生成含有苯环物质,还有部分生成含有十二到十八碳的环状烷烃或带有一个氯原子的卤代烷烃。同时,也有10%左右的ESO发生裂解,主要生成含有十六和十八碳原子的脂肪酸。油脂的裂解量与油脂结构有关,脂肪链上碳原子个数越少裂解的量越多。温度达到480时,聚氯乙烯大分子受热交联环化生成含有多个苯环结构的物质。ESO的裂解产物为这一阶段的主产物,以十六碳饱和脂肪酸和十八碳不饱和脂肪酸酯类为主。根据这些裂解产物推断出ESO增塑的PVC样品的裂解机理和环氧键在PVC样品中的热分解路径。植物油脂作为PVC增塑剂较易燃的原因为油脂受热分解产生了沸点较低、易燃的脂肪酸和脂肪酸甲酯。