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PVC稳定剂究竟是什么?

2018-05-03 14:14:41 78

PVC稳定剂有哪些种类?你了解吗? 


PVC热稳定剂是聚氯乙烯(PVC)加工中的必然添加剂,通过取代不稳定的氯原子、中和氯化氢、与不饱和部位发生反应等方式抑制PVC分子的降解,以此达到增加PVC热稳定性的目的,常见的热稳定剂主要有铅盐类,混合金属盐类,有机锡类,有机锑类,有机辅助热稳定剂,稀土类化合物等,因其组成成分不同,所以其性能及用途也不相同。但其未来的研究正朝开发无毒、环保、高效、多功能、性价比优良的热稳定剂的方向发展。


品种及性能


1.有机锡稳定剂


有机锡是较佳的PVC热稳定剂之一,商品化的锡类稳定剂都是Sn4+的衍生物。有机锡透明性好,大多无毒,但价格太高,且大多无润滑性,限制了其广泛推广应用。


常用的有机锡稳定剂分含硫有机锡和有机锡羧酸盐。含硫有机锡主要为硫醇有机锡和有机锡硫化物,这类稳定剂与Pb、Cd皂并用时会产生硫化污染,但其透明性极好,且热稳定效果极好。有机锡羧酸盐稳定性不如含硫有机锡,主要包括脂肪酸锡盐和马来酸锡盐。这类稳定剂各有特点,如DBTL润滑性优良、透明性好,但有毒,常与Ba、Cd皂并用,或与马来酸锡并用;而DOTL润滑性优良,但有毒且价高;DBTM有毒,但无润滑性,常与月桂酸锡并用,但不可与金属皂并用于透明制品中。

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2.钙锌稳定剂


钙锌稳定剂是一类无毒且具有良好润滑性的热稳定剂。
(1)采用新型钙锌化合物作为热稳定剂组分:环氧脂肪酸钙锌、甘油锌、二聚酸钙锌、氨基酸锌等。
(2)与锶、镁、钡、铝、钠等的有机酸盐配合使用:以硬脂酸锶、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌为主稳定剂的复合金属盐组合物、含有镁、铝、锌的己二酸盐或硬脂酸盐或月桂酸盐的复合稳定剂。
(3)与稀土化合物配合使用:异辛酸镧掺杂钡锌液体复合热稳定剂。


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3.有机稳定剂


有机稳定剂不含金属,属于无毒环保的热稳定剂。如一种氯乙烯树脂用热稳定剂,其组成为:用高氯酸处理的水滑石0.05~2份,有机亚磷酸酯0.05~2份,氨基巴豆酸酯0.05~2份。所用的氨基巴豆酸酯的代表的品种有:硬脂醇β-氨基巴豆酸酯、1,4-丁二醇二(β-氨基巴豆酸酯)等。该热稳定剂不含重金属,用其稳定的氯乙烯树脂在加工和使用时有优良的热稳定性,能耐热老化,尤其是加工时的抗变色性好。


4.锑稳定剂


有机锑类热稳定剂具有优秀的初期色相和色相保持性,尤其低用量时,热稳定性优于有机锡类,特别适合在使用双螺杆挤出机加工的PVC配方中使用。


有机锑类主要包括硫醇锑盐类、巯基乙酸酯硫醇锑类、巯基羧酸酯锑类及羧酸酯锑类等。


国内锑类稳定剂主要以三巯基异辛酯锑(ST)和以ST为主要成分的复合稳定剂STH-Ⅰ和STH-Ⅱ两种为主。五硫醇锑为透明液体,可作透明片、薄膜及透明粒料的稳定剂。STH-Ⅰ可以替代京锡C-102,并可抑制PVC初期着色,热稳定性好,制品透明,颜色鲜艳;STH-Ⅱ无毒,用于PVC上水管。

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5.铅稳定剂


铅盐稳定剂的热稳定作用较强,具有良好的介电性能,且价格低廉,与润滑剂合理配比可使PVC树脂加工温度范围变宽,加工及后加工的产品质量稳定,是目前最常用的稳定剂。


常用的铅盐稳定剂有三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅及二盐基硬脂酸铅等。“二盐”热稳定性不及“三盐”,但耐候性好于“三盐”;“二硬铅”不如“二盐”、“三盐”常用,但具润滑性。这三种铅盐常复合使用,主要用于不透明PVC中,用量范围2~7份,“二盐”并用时用量约为“三盐”的50%,“二硬铅”并用时用量为0.5~1.5份。应注意的是,铅盐稳定剂对ADC发泡剂的分解温度及发气量有影响,在PVC人造革生产中不易形成纹理规整、细密的泡孔,故基本不用于PVC人造革的生产。同时,铅盐有毒,卫生要求高时亦不宜使用铅盐。


6.辅助热稳定剂


亚磷酸酯类:一类重要的辅助热稳定剂,与Ba/Cd、Ba/Zn及Ca/Zn复合稳定剂有协同作用。主要用于软质PVC透明配方中,用量为0.1~1.0份。
环氧化合物类:与金属皂有协同作用,与有机锡类并用效果好,用量为1~5份,常用品种为环氧大豆油。
多元醇类:主要有季戊四醇、木糖醇及甘露醇等,可与Ca/Zn复合稳定剂并用。
其它:β-氨基巴豆酸酯常与Ca/Zn并用,无毒;β-二酮类主要与Ca/Zn及Ba/Zn有协同作用。此外,还有α-苯基吲哚及二苯基硫脲等。


7.稀土稳定剂


稀土稳定剂有促进PVC塑化的特点,稀土稳定剂主要包括稀土的氧化物、氢氧化物及稀土的有机弱酸盐。稀土稳定剂不仅在价格上有相对的竞争力,而且有以下优点:(1)提高PVC塑化速度,改善物料流动性;(2)稀土稳定剂本身无毒,符合当前绿色环保要求(这也是其最大的优点);(3)有吸收紫外线的性能,提高PVC制品抗老化性能;(4)对PVC制品有增艳作用。
稀土稳定剂无润滑作用,需大量协同加入,以防止PVC过度塑化,但这样做的后果是原料粘性增大,制品析出严重。


作用机理


热稳定剂可以通过取代不稳定的氯原子、中和氯化氢、与不饱和部位发生反应等方式抑制PVC分子的降解。热稳定剂能帮助减少加工条件下的反作用,降解早期阶段释放出的HCl必须被吸收掉,以防止内在自动催化反应的发生。与HCl的中和反应是大多数金属有机络合物的普遍特征。氯原子则取代金属配位体而产生一种不易接触反应的物质。
理想的PVC热稳定剂应是一种多功能物质,或者是一些材料的混合物,它们能够实现以下功能:(1)置换活泼、不稳定的取代基,如连接在叔碳原子上的氯原子或烯丙基氯,生成稳定的结构;(2)吸收并中和PVC加工过程中放出的HCl,消除HCl的自动催化降解作用;(3)中和或钝化对降解起催化作用的金属离子及其它有害杂质;(4)通过多种形式的化学反应可阻断不饱和键的继续增长,抑制降解着色;(5)最好对紫外光有防护屏蔽作用。


标签: PVC