一种聚氯乙烯功能化母粒、功能化方法及母粒的应用技术

本发明专利技术涉及一种聚氯乙烯功能化母粒、功能化方法及母粒的应用，其中聚氯乙烯功能化母粒的结构为：

Polyvinyl chloride functional master batch, functional method and application of Masterbatch

The invention relates to a polyvinyl chloride functional masterbatch, a functional method and the application of masterbatches, wherein the structure of PVC functional masterbatch is:

【技术实现步骤摘要】
一种聚氯乙烯功能化母粒、功能化方法及母粒的应用
本专利技术涉及一种聚氯乙烯接枝物，具体涉及一种二茂铁功能化聚氯乙烯。
技术介绍
PVC是一种用途广泛的通用塑料，其产量仅次于聚烯烃而居于第二。PVC在加工应用过程中，由于聚氯乙烯分子结构中含有氯原子，在高温作用下会释放出大量的氯化氢气体和其他有毒气体，会造成巨大的人员和设备的伤害。自1951年由凯利(KealyTJ)和鲍森(PausonPL)意外发现二茂铁，使过渡金属有机化学发生了重大突破。二茂铁又叫双环戊二烯合铁，它是由两个环戊二烯阴离子和一个Fe2+离子所组成的有机金属化合物[Fe2+(C5H5-)2]，分子呈电中性，是一种富电子芳香化合物，具有夹层结构，橙黄色粉末，有樟脑香味，熔点为173～174℃，沸点249℃，100℃以上能升华，具有异乎寻常的热稳定性，400℃以内不分解，不溶于水，易溶于苯、乙醚、四氢呋喃等有机溶剂。在大多数常用溶剂中，它具有良好的热稳定性、高反应性、氧化还原可逆性等特点。
技术实现思路
为了解决现有的PVC高温作用下会释放出大量的氯化氢气体和其他有毒气体的技术问题，本专利技术的目的之一一种聚氯乙烯功能化母粒，目的之二提供一种聚氯乙烯功能化母粒的制备方法，目的之三提供一种聚氯乙烯功能化母粒的应用。本专利技术的技术解决方案：一种聚氯乙烯功能化母粒，其特殊之处在于，功能化母粒的结构为：一种聚氯乙烯功能化母粒的制备方法，具体步骤为：二茂铁为原料，对聚氯乙烯进行功能化改性，通过Friedel-Crafts反应，将二茂铁接枝在聚氯乙烯侧链，制备出聚氯乙烯功能化母粒。进一步的，制备方法优化为：将聚氯乙烯与二茂铁按照(1-5)：1的质量配比一起加入到有机溶剂中，再加入催化剂，在沸腾的有机溶剂中进行接枝反应，得到聚氯乙烯功能化母粒，加热采用微波辐照和油浴加热。进一步的，所述催化剂为ZnCl2、FeCl3、AlCl3或ZSM-5分子筛，催化剂的含量为聚氯乙烯与二茂铁总质量的1％-5％。进一步优化为：将聚氯乙烯与二茂铁按照2：1的质量配比一起加入到四氢呋喃有机溶剂中，反应物总质量3％的催化剂AlCl3，在沸腾的四氢呋喃中进行接枝反应20min，得到聚氯乙烯功能化母粒，微波辐照功率为500W。进一步优化为：将聚氯乙烯与二茂铁按照(1-5)：1的质量配比混合，再加入一定量的二月桂酸二丁基锡和催化剂，研磨混合均匀后至于高压反应釜中进行接枝反应，加热到130-190℃，反应1-3h，得到聚氯乙烯功能化母粒；其中二月桂酸二丁基锡的质量是聚氯乙烯质量的3％；催化剂的含量为聚氯乙烯与二茂铁总质量的1％-5％。进一步优化为：所述催化剂为ZnCl2、FeCl3、AlCl3或ZSM-5分子筛，催化剂的含量为聚氯乙烯与二茂铁总质量的1％-5％。进一步优化为：聚氯乙烯与二茂铁按照2:1的质量配比，催化剂为AlCl3，AlCl3的含量为聚氯乙烯与二茂铁总质量的3％，加热到170℃，反应2h。聚氯乙烯功能化母粒作为氧化还原剂的应用。本专利技术所具有有益效果：1、本专利技术通过将二茂铁通过Friedel-Crafts反应接枝到PVC分子链上，取代PVC上的活性氯，从而大大提高了PVC的热稳定性，抑制氯化氢气体的释放。PVC的热稳定性得以提高，并赋予PVC功能—氧化还原可逆性。2、本专利技术通过循环伏安法对Fc-g-PVC的基本电化学行为进行了研究，结果表明，Fc-g-PVC具有良好的氧化还原可逆性。采用TG/FTIR研究方法对PVC和Fc-g-PVC新材料在热解过程中释放的气体进行了定性及定量分析，结果表明：接枝二茂铁会延迟并减少HCl及氯代烃气体的产生，从而证明了二茂铁取代了PVC长链中的活泼Cl原子，提高了热稳定性。附图说明图1为PVC、Fc混合物(a)和Fc-g-PVC(b)的红外光谱图；图2为Fc-g-PVC核磁氢谱；图3为Fc-g-PVC的核磁碳谱；图4为Fc-g-PVC表面铁元素的XPS图；图5为Fc-g-PVC中碳、氯元素的XPS图；图6为PVC在N2下的热重及微分热重(TG-DTG-DSC)图；图7为Fc-g-PVC在N2下的热重、微分热重及差示扫描量热(TG-DTG-DSC)图；图8为PVC在空气下的热重及微分热重(TG-DTG-DSC)图；图9为Fc-g-PVC在空气下的热重、微分热重差示扫描量热(TG-DTG-DSC)图；图10为PVC和Fc-g-PVC在空气气氛下热降解的TG/FTIR图；图11为Fc的循环伏安图；图12为PVC-Fc的循环伏安图。具体实施方式实施例1：以四氢呋喃为溶剂，分别加入100gPVC、50g二茂铁和4.5gAlCl3，采用微波辐照加热，在沸腾的四氢呋喃溶液中进行接枝反应，反应20min，微波辐照功率为500W，得到聚氯乙烯功能化母粒，接枝率达2.92％。实施例2：以四氢呋喃为溶剂，分别加入100gPVC、50g二茂铁和4.5gAlCl3，采用油浴加热的方式，在沸腾的四氢呋喃溶液中进行接枝反应，反应20min，得到聚氯乙烯功能化母粒，接枝率达0.84％。实施例3：将100gPVC和50g二茂铁按照混合，再加入4.5gAlCl3和3g的二月桂酸二丁基锡，研磨混合均匀，置于高压反应釜中进行接枝反应，170℃，反应2h，得到聚氯乙烯功能化母粒，接枝率达3.42％。实施例4：将100gPVC和100g二茂铁按照混合，再加入6gAlCl3和3g的二月桂酸二丁基锡，研磨混合均匀，置于高压反应釜中进行接枝反应，170℃，反应2h，得到聚氯乙烯功能化母粒，接枝率达1.56％。实施例5：将100gPVC和33.3g二茂铁按照混合，再加入4gAlCl3和3g的二月桂酸二丁基锡，研磨混合均匀，置于高压反应釜中进行接枝反应，170℃，反应2h，得到聚氯乙烯功能化母粒，接枝率达2.78％。实施例6：将100gPVC和25g二茂铁按照混合，再加入3.75AlCl3和3g的二月桂酸二丁基锡，研磨混合均匀，置于高压反应釜中进行接枝反应，170℃，反应2h，得到聚氯乙烯功能化母粒，接枝率达0.78％。通过实施例3、4、5、6可以看出，随着二茂铁比例的增加，接枝率逐渐提高，PVC与二茂铁比例在2:1时，接枝率可达3.42％，当继续改变二者比例时，接枝率提高不明显，说明PVC中的活性氯已大部分被二茂铁所替代。实施例7：将100gPVC和20g二茂铁按照混合，再加入3.6AlCl3和3g的二月桂酸二丁基锡，研磨混合均匀，置于高压反应釜中进行接枝反应，170，反应2h，得到聚氯乙烯功能化母粒，接枝率达0.61％。实施例8：将100gPVC和50g二茂铁按照混合，再加入4.5gAlCl3和3g的二月桂酸二丁基锡，研磨混合均匀，置于高压反应釜中进行接枝反应，130℃，反应2h，得到聚氯乙烯功能化母粒，接枝率达0.76％。实施例9：将100gPVC和50g二茂铁按照混合，再加入4.5gAlCl3和3g的二月桂酸二丁基锡，研磨混合均匀，置于高压反应釜中进行接枝反应，150℃，反应2h，得到聚氯乙烯功能化母粒，接枝率达0.96％。通过实施例3、8、9可以看出，接枝反应在130℃时就可以进行，但反应的接枝率不高，随着温度的升高，接枝率增加，在170℃时接枝率最高。由于Friedel-Crafts本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氯乙烯功能化母粒，其特征在于，功能化母粒的结构为：

【技术特征摘要】
1.一种聚氯乙烯功能化母粒，其特征在于，功能化母粒的结构为：2.一种聚氯乙烯功能化母粒的制备方法，其特征在于：二茂铁为原料，对聚氯乙烯进行功能化改性，通过Friedel-Crafts反应，将二茂铁接枝在聚氯乙烯侧链，制备出聚氯乙烯功能化母粒。3.根据权利要求2所述的聚氯乙烯功能化母粒的制备方法，其特征在于：将聚氯乙烯与二茂铁按照(1-5)：1的质量配比一起加入到有机溶剂中，再加入催化剂，在沸腾的有机溶剂中进行接枝反应，得到聚氯乙烯功能化母粒，加热采用微波辐照和油浴加热。4.根据权利要求3所述的聚氯乙烯功能化母粒的制备方法，其特征在于：所述催化剂为ZnCl2、FeCl3、AlCl3或ZSM-5分子筛，催化剂的含量为聚氯乙烯与二茂铁总质量的1％-5％。5.根据权利要求2或3所述的聚氯乙烯功能化母粒的制备方法，其特征在于：将聚氯乙烯与二茂铁按照2：1的质量配比一起加入到四氢呋喃有机溶剂中，再加入反应物总质量3％的AlCl3，在沸腾的四氢呋喃中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李侃社，祁美丽，朱雪丹，李苗，梁耀东，康洁，牛红梅，汪晓芹，闫兰英，陈创前，章结兵，李锦，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61