氯化石蜡-52加热减量发生机理分析与影响因子验证_周玉社.pdf

2022 年 第 12 期 化学工程与装备 2022 年 12 月 Chemical Engineering&Equipment 43 氯化石蜡氯化石蜡-5252 加热减量发生机理加热减量发生机理 分析与影响因子验证分析与影响因子验证 周玉社，林雄强，周 斌（衡阳市盛亚化工科技有限公司，湖南 衡阳 421001）摘摘 要要：氯化石蜡-52 是烷烃类氯化衍生物，其热稳定性主要受原材料（液体石蜡）、稳定剂、光照、温度及储存时间等影响，本文基于氯化石蜡的分子结构、热分解机理及加热减量的测试方法，研究分析储存时间、液体石蜡、水、测试温度、样品重量等对加热减量测试结果的影响。关键词关键词：氯化石蜡；加热减量；机理 氯化石蜡，又称氯代烷烃，简称氯烃，是指 C10C30的正构烷烃的氯化物，通式为 CnH(2n+2)-xClx，可用作增塑剂、润滑油添加剂、阻燃剂等。含氯量低的为液体，含氯量高的为固体，常见的含氯量一般为 42%、52%、60%、70%。本文所分析的为氯化石蜡-52，即含氯量为 52%（实际含氯量并不是恰为一整数，而是一个范围）的氯化石蜡，表示为氯化石蜡-52。氯化石蜡价格相对低廉，常用做 PVC、TPU 等材料的辅助增塑剂，以降低成本，广泛应用于电线电缆、建筑防水、体育用品、胶黏剂等行业，是一类非常具有市场前景的增塑剂。1 1 氯化石蜡氯化石蜡-5252 分子结构分子结构 氯化石蜡（以 C18H30Cl8为例）分子结构如下。2 2 氯化石蜡氯化石蜡-5252 的生产原理的生产原理 氯化石蜡-52 由液体石蜡氯化而来，生产工艺主要有热氯法、光氯法、催化氯化法；其反应属于自由基取代连锁反应，总反应式如下：液体石蜡的氯代反应分成三步，具体如下:（1）链引发 （2）链增长 （3）链终止 链引发中,氯分子均裂为两个氯原子，需要在光或热的条件下才能进行，在常温或暗处不能进行。3 3 氯化石蜡氯化石蜡-5252 加热减量的计算方法加热减量的计算方法 加热减量的计算公式见(1)。10021=mmmX （1）式中：1m加热前称量瓶与试样的质量，g；2m加热后称量瓶与试样的质量，g；m试样的质量，g。注：试样在130C2C的电热恒温干燥箱内烘烤2h,取出后在干燥器内，冷却至室温，再称量。4 4 氯化石蜡氯化石蜡-5252 加热减量发生机理加热减量发生机理 加热减量是氯化石蜡热稳定性的表征之一，其产生的根本原因是氯化石蜡的热分解，氯化石蜡热分解的主要机理如下。DOI:10.19566/35-1285/tq.2022.12.00244 周玉社：氯化石蜡-52 加热减量发生机理分析与影响因子验证 氯化石蜡中残留的氯化氢会对氯化石蜡的热分解起催化作用。5 5 氯化石蜡氯化石蜡-5252 用稳定剂作用机理用稳定剂作用机理 氯化石蜡对光和热稳定性不好，长时间在光和热的作用下，会脱 HCl 变黑；此外，铝、铁、锌会加快脱 HCl。因此，生产过程或使用过程会添加稳定，以改善氯化石蜡对光和热的稳定性。本次验证用氯化石蜡-52 所使用的稳定剂用乙二醇二缩水甘油醚主作为主稳定剂，乙二醇二缩水甘油醚的作用机理如下：（1）与 HCl 反应，生产乙二醇二氯代二醇丙醚，抑制氯化氢对氯化石蜡的催化分解作用。（2）置换不稳定的烯丙基氯，形成稳定的醚化合物，阻止脱氯化氢。6 6 加热减量测试结果影响原因分析与验证加热减量测试结果影响原因分析与验证 可能影响氯化石蜡加热减量测试结果影响因子较多，本文主要对储存时间、轻质液体石蜡、水、测试温度、样品重量等对氯化石蜡加热减量测试结果的影响进行分析与验证，分析、验证过程及结果如下。6.1 储存时间 在储运时间、光或热及残留氯化氢的影响下，氯化石蜡会发生脱氢反应，但稳定剂的添加量是一定的，最终导致加热减量增大。本次验证追踪验证了同一批次氯化石蜡加热减量随时间变化的情况(持续 4 个月)，测试结果及趋势分别见表 1、图 1。表表 1 1 加热减量与储存时间的关系加热减量与储存时间的关系 储存时间 加热减量 增加百分比（与第 1 次检测结果比较）0 天 0.289%0.00%15 天 0.309%6.91%31 天 0.325%12.44%46 天 0.330%13.94%63 天 0.352%21.77%78 天 0.357%23.39%103 天 0.361%24.65%124 天 0.360%24.54%图图 1 1 加热减量与储存时间的关系图加热减量与储存时间的关系图 6.2 轻质液体石蜡 液体石蜡有重质、轻质之分，轻质液体石蜡闪点较低，易挥发，当作为原料的液体石蜡中轻质液体石蜡较多或氯化石蜡混入轻质液体石蜡较多时，氯化石蜡加热减量都会有较 周玉社：氯化石蜡-52 加热减量发生机理分析与影响因子验证 45 明显的变化。本次验证对含有不同量轻质液体石蜡的氯化石蜡的加热减量进行了验证，测试结果见表 2。表表 2 2 加热减量与轻质液体石蜡的关系加热减量与轻质液体石蜡的关系 序号 轻质液体石蜡添加量 加热减量 变化率（与组 1 检测结果比较)1 0.00%0.286%-2 0.20%0.404%41.26%3 1.00%0.721%110.84%6.3 水含量 常压下，水沸点为 99.975，在 1302C 的电热恒温干燥箱内烘烤 2h 后，几乎挥发殆尽。本次验证对不同含水量的氯化石蜡及纯水的加热减量进行了验证，验证结果见表 3。表表 3 3 加热减量与水含量的关系加热减量与水含量的关系 序号 水含量 加热减量 备注 1 0.00%0.336%2 25.00%71.109%氯化石蜡、水分层 3 100.00%99.973%6.4 测试温度 不同试验温度会影响氯化石蜡加热减量的测试结果。在不同温度条件下，氯化石蜡加热减量测试结果见表 4。表表 4 4 加热减量与高温试验箱内温度的关系加热减量与高温试验箱内温度的关系 序号 温度 加热减量 变化率（与组 1 检测结果比较)1 127C 0.244%-2 130C 0.296%21.31%3 132C 0.451%63.52%4 135C 0.719%109.84%6.5 样品重量 样品重量在一定程度上会影响加热减量的测试结果，不同的样品重量与加热减量测试结果见表 5、图 2。表表 5 5 加热减量与样品重量的关系加热减量与样品重量的关系 序号 试样重量,g 量，g 加热减量 1 6.2214 0.341%2 7.4436 0.302%3 6.5089 0.338%4 6.2004 0.302%5 8.0363 0.251%6 6.0431 0.318%7 6.5056 0.227%8 5.4269 0.337%11 6.7638 0.281%12 6.3211 0.308%13 6.6405 0.322%14 6.2585 0.326%15 7.1133 0.291%16 8.233 0.256%17 8.1797 0.268%图图 2 2 加热减量与样品重量的关系加热减量与样品重量的关系 7 7 结结 语语 （1）储存时间、轻质液体石蜡、水、测试温度等，能显著影响加热减量的测试结果;此外，在一定范围内，样品的重量也会影响测试结果。（2）测试过程，应规范测试方法、取样规则等，避免外因造成加热减量测试结果失真。（3）生产过程，应控制稳定剂的添加量、氯化石蜡的脱气程度，抑制氯化石蜡的分解，达到改善氯化石蜡的热稳定性或减缓氯化石蜡的分解。参考文献参考文献 1 HG 2092-91 氯化石蜡-52S.2 HG 2091-91 氯化石蜡-42S.3 HG/T 3643-1999 氯化石蜡-70S.4 郑时牧.提高氯化石蜡热稳定性探讨J.广东化工,1993(4):34-37.5 赵鹏.氯烃用高效复合热稳定剂的研究D.2002.6 王积涛,王永梅,张宝申,等.有机化学M.天津:南开大学出版社,2009.7 石万聪,司俊杰,刘文国.增塑剂实用手册M.北京:化学工业出版社,2008.