梁 青,李 玥,安 方
(山西省化工研究所(有限公司),山西 太原 030021)
聚乳酸樹脂(簡稱PLA)是一種以生物基資源為原料且可完全生物降解的樹脂,以其優(yōu)異的機(jī)械性能和抗菌能力受到塑料界人士廣泛關(guān)注[1-3]。但是聚乳酸在生產(chǎn)過程中由于左旋丙交脂含量低導(dǎo)致其存在結(jié)晶速率慢、沖擊性能差和韌性差等缺點從而限制了聚乳酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。癸二酸二苯基二酰肼作為一種新型聚乳酸成核劑能顯著提高結(jié)晶速度,縮短制品的成型周期,提高生產(chǎn)效率,改善制品的物理和機(jī)械性能,提高其熱變形溫度,彈性模量和抗沖擊強(qiáng)度[4-5]。目前國內(nèi)外生產(chǎn)廠家主要有:山西省化工研究所(有限公司)的TMC-300 和TMC-306;日本Adeka 公司的癸二酸二鄰羥基苯基二酰肼。山西省化工研究所(有限公司)于21 世紀(jì)率先開發(fā)成核劑癸二酸二苯基二酰肼,是癸二酸二苯基二酰肼產(chǎn)品國內(nèi)生產(chǎn)第一家,標(biāo)志著酰肼類聚乳酸成核劑開發(fā)和應(yīng)用時代的開始。為了能更好地促進(jìn)癸二酸二苯基二酰肼的應(yīng)用,促進(jìn)助劑行業(yè)良性發(fā)展,推動該產(chǎn)品的國內(nèi)外貿(mào)易,2021 年中國材料與試驗團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會及山西省化工研究所(有限公司)制訂出較高水平的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSTM 00507—2021《成核劑 癸二酸二苯基二酰肼》并于2021 年12 月10 日起實施。本文詳細(xì)解讀了該標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容,并分析了各項指標(biāo)的意義及標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性。
成核劑癸二酸二苯基二酰肼自生產(chǎn)并投放市場以來,生產(chǎn)量和消費量均呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢,但國內(nèi)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來控制該產(chǎn)品的質(zhì)量,生產(chǎn)企業(yè)及用戶只能依據(jù)各自的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)和質(zhì)量控制,這給技術(shù)交流、產(chǎn)品質(zhì)量控制以及市場貿(mào)易帶來極大的不便。為滿足該產(chǎn)品在生產(chǎn)和驗收方面的需求,推動該產(chǎn)品的國內(nèi)外市場貿(mào)易,防止偽劣產(chǎn)品流入市場,引導(dǎo)行業(yè)有序競爭及良性發(fā)展,制定了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSTM00507—2021《成核劑 癸二酸二苯基二酰肼》。
T/CSTM00507—2021《成核劑 癸二酸二苯基二酰肼》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的主要架構(gòu)如圖1 所示,包括8 個章節(jié)與1 個附錄。
圖1 T/CSTM 00507—2021《成核劑 癸二酸二苯基二酰肼》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的主要架構(gòu)圖
T/CSTM 00507—2021標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了成核劑癸二酸二苯基二酰肼的理化性能等技術(shù)要求,描述了產(chǎn)品的組批規(guī)則、采樣、試驗方法,規(guī)定了標(biāo)志、包裝、運輸和貯存等方面的內(nèi)容,適用于以癸二酸二酰肼和苯甲酰氯為主要原料經(jīng)酰胺化反應(yīng)制備的成核劑癸二酸二苯基二酰肼的檢驗。
成核劑癸二酸二苯基二酰肼的技術(shù)要求應(yīng)符合表1 要求。表1 中項目的設(shè)置主要由項目牽頭單位標(biāo)準(zhǔn)草案、工作組成員共同協(xié)商討論,并經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)立項審查會和標(biāo)準(zhǔn)制定工作會與會專家進(jìn)行充分討論后確定。項目指標(biāo)是經(jīng)過生產(chǎn)企業(yè)、用戶和公共利益方等三方構(gòu)成的工作組成員進(jìn)行樣品的統(tǒng)一試驗驗證、累積試驗驗證后的得到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)共同確定。因此,T/CSTM00507—2021標(biāo)準(zhǔn)具有實用性、合理性和可操作性。
表1 成核劑癸二酸二苯基二酰肼的技術(shù)要求
根據(jù)GB/T 20001.10—2014 規(guī)定,由于試驗方法容易出現(xiàn)重復(fù)現(xiàn)象,因此為了對試驗方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,在編制產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)首先引用現(xiàn)成適用的試驗方法,以保證標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性。而針對不能直接引用的進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整后并通過驗證再確定新的試驗方法。
3.3.1 熔點
按GB/T 617—2006 中4.2 的規(guī)定進(jìn)行測定其熔點。
3.3.2 白度(R457)
按GB/T 23774—2009 的規(guī)定進(jìn)行測定。結(jié)果計算按其中6.1 的規(guī)定進(jìn)行。
3.3.3 加熱減量
按GB/T 6284—2006 的規(guī)定進(jìn)行測定。稱樣量為3 g,稱量瓶規(guī)格為:Φ50 mm×30 mm,干燥時間2 h,冷確至室溫稱量。兩個平行測定值的絕對差值不得大于0.08%,取兩個平行測定值的算術(shù)平均值作為測定結(jié)果。
3.3.4 氮含量
氮含量采用元素分析儀(含燃燒、控制、檢測及數(shù)據(jù)處理等系統(tǒng))測定,表2 為元素分析儀操作條件。按表2 進(jìn)行空白試驗,同時測定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)重復(fù)測定4 次,選擇重復(fù)性好(RSD<5%)的樣品計算平均值作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定值。測定值與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)實際氮含量的比值作為校準(zhǔn)因子k 值。
表2 元素分析儀操作條件
稱取樣品約0.01 g,精確至0.01 mg,包好樣品后置于自動進(jìn)樣器中,依儀器預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行測定。自動記錄數(shù)據(jù),結(jié)果由元素分析儀直接計算并顯示氮含量,以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。兩個平行測定值的絕對差值不得大于0.3%,取其算術(shù)平均值作為測定結(jié)果。
3.3.5 10%熱失重溫度
按GB/T 33047.1 的規(guī)定進(jìn)行測定。稱取加熱減量測定后的樣品5 mg~10 mg,氮氣流速:50 mL/min,升溫速率:10 ℃/min。兩個平行測定值的絕對差值不得大于3 ℃,取兩個平行測定值的算術(shù)平均值作為測定結(jié)果。
3.3.6 紅外光譜定性分析
按GB/T 32199—2015 的規(guī)定進(jìn)行測定,紅外光譜譜圖見圖2。所測樣品譜圖應(yīng)與圖2 形狀和特征峰波數(shù)一致(允許特征峰波數(shù)偏差范圍為±10 cm-1)。由圖2 可知,3 200 cm-1為N—H 伸縮振動峰;1 666 cm-1為C=O 伸縮振動峰;1 600 cm-1、1 574 cm-1、1 495 cm-1為苯環(huán)骨架伸縮振動峰;1 413 cm-1為C—N 伸縮振動峰;720 cm-1為(CH2)8伸縮振動峰,故所測化合物為目標(biāo)化合物,因此可由紅外光譜對癸二酸二苯基二酰肼結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性分析。
圖2 成核劑 癸二酸二苯基二酰肼紅外光譜譜圖
T/CSTM00507—2021《成核劑 癸二酸二苯基二酰肼》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)是在參考國內(nèi)各主要生產(chǎn)企業(yè)企標(biāo)的基礎(chǔ)上,經(jīng)國內(nèi)主要用戶做了大量的統(tǒng)一樣品數(shù)據(jù),累計樣品數(shù)據(jù)后制定的,具有一定的代表性、統(tǒng)一性、可行性、適宜性及前瞻性,因此本標(biāo)準(zhǔn)各項技術(shù)指標(biāo)具有國內(nèi)先進(jìn)水平。
癸二酸二苯基二酰肼作為一種聚乳酸成核劑,缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)控制產(chǎn)品質(zhì)量,這為企業(yè)和用戶等帶來極大的不便,在此背景下T/CSTM 00507—2021《成核劑 癸二酸二苯基二酰肼》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)首次在國內(nèi)頒布實施,對成核劑癸二酸二苯基二酰肼的理化性能等技術(shù)要求,產(chǎn)品的組批規(guī)則、采樣、試驗方法,和標(biāo)志、包裝、運輸和貯存等方面進(jìn)行規(guī)范,這不僅解決了行業(yè)面臨的問題,同時有利于提高國內(nèi)成核劑癸二酸二苯基二酰肼的產(chǎn)品質(zhì)量,推動成核劑行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。