PVC树脂光学性能的影响因素研究
                                  贾小波　李静　刘容德
                        (中国石化齐鲁分公司研究院,山东淄博, 255400)
    摘要：研究了聚合度为1 000的PVC树脂共轭双键、金属离子含量与其热老化性能、白度、黄指数之间的关系。 结果表明:共轭双键含量高, PVC树脂初期着色性差,老化白度和耐老化性能也较差;孤立双键含量高, PVC树脂的白度低;铁离子含量高, PVC树脂及其透明片材的黄指数高。
    关键词：PVC　光学性能　双键　金属离子
    中图分类号:TQ317·3　文献标识码:B　文章编号:1009-9859(2009)01-0030-03
    聚合度为1000的PVC树脂主要用来生产型 材及医用透明制品,如输液导管、输液滴斗等,因 此光学性能是非常重要的指标。本文采用红外光 谱、原子吸收光谱分析手段,研究了4个批次PVC 树脂双键、铁离子含量,并揭示它们和树脂的老化 性能、白度及透明制品黄指数间的关系。
    1　实验部分
    1·1　主要原料
    不同批次的PVC树脂S-1000,中国石化齐鲁分公司;邻苯二甲酸二辛酯(DOP),淄博增塑剂厂;钙锌稳定剂,德国BAERLOCHER公司;其他助剂,市售。
    1·2　主要仪器和设备
    电热鼓风干燥箱,型号101C-2B,上海试验 仪器有限公司;白度计,型号WSB-Ⅱ,温州仪器 仪表有限公司;光电雾度计,型号WGW,上海珊 科仪器厂;轻便色差仪,型号SC-80,北京康光仪 器有限公司;傅立叶变换红外光谱仪,美国Nicolet 公司;刚果红热稳定测试仪,自制。
    1·3　测试方法
    老化白度按照GB/T15595—1995方法测定; 树脂的刚果红热稳定时间按GB/T2917—2002方 法A测定;透光率和雾度按GB/T 2410—1989方 法测定;黄指数按HB/T 3862—2006方法测定。 树脂分子内的不饱和双键测定:取一定量 PVC粉末,用专用模具将其压制成厚度一定的试 样,用红外光谱进行测定。扫描次数为64次、分 辨率为16 cm-1,扫描波数范围为5 000~1 000 cm-1。
树脂铁离子含量测定:取一定量PVC树脂, 用马弗炉将其灼烧灰化,取灰分用原子吸收光度 计测定其吸收光谱,计算铁离子含量。
    2　结果与讨论
    2·1　树脂的基本性能对比
    本试验采用4个批次的PVC树脂,基本性能见表1。
              
    树脂的刚果红热稳定变色时间与树脂的初期着色性有密切关系,热稳定时间长意味着树脂的初期着色性能好,透明制品的白度高。从表1可看出, 4个批次PVC树脂的刚果红热稳定时间顺序为t1024<t0528<t0530<t0529。4批次树脂的老化白度顺序和刚果红稳定时间相同,刚果红热稳定 时间越长,老化白度越高。1024批次树脂的白度是最高的,老化白度最低,说明其老化性能较差。
    2·2　双键含量对树脂光学性能的影响
    PVC树脂很不稳定,在150℃左右即有脱氯 化氢等反应发生。研究发现2, 4-二氯戊烷及2, 4,6-三氯己烷在200℃左右却还很稳定,因此认 为PVC树脂的正常链结构很稳定,而分子链中的 异常结构才是PVC不稳定性的根源[1]。共轭双 键是PVC分子中异常结构之一,这种结构在初始 PVC分子中很少。
    试验采用傅利叶变换红外光谱仪对4个批次 PVC树脂进行测定,扫描的曲线如图1。在波数 为1 604 cm-1位置为共轭双键的吸收峰, 1 674 cm-1为孤立双键的吸收峰。根据PVC红外光谱 吸收曲线计算共轭、孤立双键相对含量,结果见表 2。
              
    由表2结果可知, 4个批次PVC树脂分子内 共轭双键相对含量顺序为x1024>x0528>x0530> x0529,这和表1中PVC树脂的刚果红热稳定时间 及老化白度顺序相一致。1024批次PVC树脂分子内共轭双键相对含量最高,其刚果红时间及老 化白度最低,可见PVC树脂的稳定性与分子内的 共轭双键相对含量有密切联系,共轭双键相对含 量高,其树脂稳定性差。
    比较1024批次和0529批次PVC分子内孤 立双键相对含量, 1024批次树脂孤立双键相对含 量低,其白度较好,可见孤立双键相对含量对树脂 白度有影响。同时,孤立双键是一个活性中心,能 活化相邻的氯原子,使PVC分子脱除氯化氢形成 共轭多烯结构,这一过程反复进行,当共轭多烯双 键链段的长度大约超过8个以上时, PVC树脂就 会显色[2]。
    总之,共轭双键相对含量影响PVC树脂初期 着色性,也会影响到树脂粉的老化白度和160℃ 刚果红热稳定时间;孤立双键相对含量则影响 PVC树脂的白度。
2·3　金属离子含量对透明制品光学性能的影响 影响透明片材光学性能的因素很多,如PVC 树脂、各种助剂、配方设计和加工工艺等。本试验 主要考察PVC树脂中的金属离子(主要是Fe3+) 含量(质量分数,以下同)对透明片材的透光率、 雾度和黄指数等性能的影响。4批树脂的Fe3+含 量和其透明片材光学性能测定结果见表3。
                 
    从表3可看出, PVC树脂的Fe3+含量高,其 透明片材的黄指数较高;同时,结合表1的结果, 树脂的Fe3+含量高时,树脂的白度也较低。4批 树脂从外观上来看,铁离子含量较高时,树脂已呈 现微黄色。
    PVC树脂中的Fe3+是造成树脂及其透明片 材颜色发黄的原因。但究竟是Fe3+本身的黄色 致使树脂带色,还是因Fe3+造成树脂结构缺陷而 显示,或两种因素共同造成,需深入研究。
    3　结论
    (1)共轭双键相对含量影响PVC树脂初期着 色性,也会影响到树脂粉的老化白度和160℃刚 果红热稳定时间;孤立双键相对含量影响PVC树 脂的白度。
    (2)PVC树脂的Fe3+含量高,其透明制品的 黄指数高,其原因需进行深入研究。
参考文献
1.郄丽丽,张美珍,周凯梁·PVC中异常结构的形成和 测定·聚氯乙烯, 1999(1): 51~58
2.潘祖仁,邱文豹,王贵恒主编·聚氯乙烯塑料工业手 册·北京:化学工业出版社, 1999: 291~294