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行业资讯 - #技术参考#PVC热稳定剂分析
PVC为何一定需要热稳定剂?
 
PVC是世界上产量最大的塑料产品之一,PVC为无定形结构的白色粉末,支化度较小,对光和热的稳定性差。由于PVC的加工稳定性极差,熔融工艺高达160℃,而PVC当温度达140℃分解,所以PVC树脂要通过改性处理实现熔融塑化的方法来加工生产。
 
热稳定剂的作用
 
·         在树脂加工的过程中,防止或抑制其脱HCl,及因脱HCl而引起的变色。
·         在制品的有效使用期内,保持其足够的热稳定性并减缓热、光、引起的降解,延长其使用寿命。
 
热稳定剂的作用机理
 
1、吸收PVC降解过程中所产生的HCl;
2、置换PVC分子中不稳定的烯丙基氯原子或叔碳氯原子,抑制脱PVC脱HCL;
3、与自由基反应,终止自由基的传递;
4、与共轭双键起加成反应,减少着色;
5、抑制PVC的氧化;
6、钝化具有催化脱HCl作用的金属离子。
 
热稳定剂的分类
 
按照所起的作用,将其可分为三大类:
 
·         主热稳定剂 (铅盐类、金属皂类、有机锡类等)
·         辅助热稳定剂(环氧化合物、亚磷酸酯、多元醇等)
·         由主副稳定剂所组成的复合稳定剂
 
一、主热稳定剂
 
PVC稳定剂主要包括铅盐类、脂肪酸金属盐类、有机锡类。
 
1、铅盐类包括除铅皂以外的所有铅盐,绝大多数都含有盐基即一氧化铅(PbO)的铅盐。铅盐类稳定剂是PVC最常用且效果最好的稳定剂,但不适合透明制品;铅盐类稳定剂由于具有较大的毒性,近年来逐渐退出了市场。
 

名称 缩写 性能特点
三盐基硫酸铅(三盐) TLS 具有持久的耐热性,良好的耐光性和耐水性、优良的电绝缘性。毒性大,缺乏润滑性,应配合润滑剂使用
二盐基亚磷酸铅(二盐) DL 耐侯性很突出,毒性大,缺乏润滑性,应配合润滑剂使用
二盐基硬脂酸铅(二硬盐) DLS 它兼具铅盐和金属皂的作用,有优良的润滑性 ,但耐侯性较差
 
2、多为脂肪酸(月桂酸、硬脂酸等)的金属(钡、镉、铅、锌、钙、镁)的盐。其通式为(RCOO)nM,它除能与HCl作用外,其主要作用是能够置换活泼的烯丙基氯原子。金属皂类的稳定效果一般,透明、有毒或无毒,很少单独使用,一般都是复合使用,主要用于软制品。
 

名称 缩写 性能特点
硬脂酸镉 CdSt 为重要的透明热稳定剂之一,初期着色较小,常与硬脂酸钡等并用,其润滑性好,有“喷霜”现象,不耐硫化污染,毒性极大。
硬脂酸钡 BaSt 具有优良润滑性,初期色相不好,常与PbSt、CdSt等配合使用。具有良好的抗硫化污染性,但易析出
硬脂酸钙 CaSt 加工性好,无毒性、一般不单独使用,而常与锌皂、镁皂或环氧类副稳定剂配合使用
硬脂酸铅 PbSt 具有良好的热稳定性作用,可兼做PVC的润滑剂使用,与镉、钡和有机锡一同使用有良好的协同作用。但塑化性能差,容易析出,透明性差、毒性大,硫化污染严重
硬脂酸锌 ZnSt 活化性极高,少量添加可改善PVC的初期着色,有显著防硫化污染和抗析出的优点,但后期稳定性差,容易引起“锌烧”,应钙、钡皂等并用
 
3、有机锡的通式为RmSnY4-m(R为烷基,Y是通过氧原子或硫原子与Sn连接的基团)。根据Y的不同,有机锡稳定剂主要有下列三种类型:脂肪酸盐型、马来酸盐型和硫醇盐型。有机锡类的稳定效果好,而且适合透明制品,并且有无毒规格;但是其价格较贵。
 

类别 性能特点
脂肪酸盐 润滑性和加工性能良好,但热稳定性和透明差,单独使用时有明显的初期着色。
马来酸盐 耐热和耐候性良好,主要用作PVC硬质透明制品的主稳定剂,能防止初期着色,但缺乏润滑性,易喷霜
硫醇盐 突出的耐热性和良好的透明性,没有初期着色,特别适用于硬质透明制品,加工性能良好,但价格较高
 
二、辅助热稳定剂
 
1、环氧化合物
 
环氧化合物是PVC的重要辅助热稳定剂,他们可以增强主热稳定剂的耐热性及耐侯性,它主要分为增塑型和树脂型两大类。
 
增塑型主要是环氧大豆油、环氧亚麻子油、环氧硬脂酸丁酯、辛酯等环氧类化合物。
 
树脂型的主要有环氧氯丙烷双酚A型环氧树脂。
 
2、亚磷酸酯化合物
 
亚磷酸酯的化合物种类很多,包括亚磷酸三烷基酯,三芳基酯、烷基芳基酯混合酯、三硫代烷基、双亚磷酸酯以及聚合性亚磷酸酯。
 
3、有机亚磷酸酯化合物
 
有机亚磷酸酯是过氧化物分解剂,在聚烯烃以及合成橡胶中广泛用作辅助抗氧剂,在PVC中作为螯合剂使用。当与金属稳定剂并用时,能结合金属离子,防止金属离子的催化降解作用,从而提高PVC的耐热性和耐候性。
 
4、多元醇
 
多元醇能提高PVC的热稳定性,改善颜色。目前认为多元醇的加入,可以吸收杂质离子抑制其催化降解和导电性能。主要品种有季戊四醇,木糖醇、甘露醇、山梨糖醇等。



三、复合热稳定剂
 
PVC助剂中复合稳定剂种类繁多,比较常见的是复合钙锌稳定剂、铅盐复合稳定剂、钡镉锌复合稳定剂以、有机锡复合稳定剂等等。
 
复合热稳定剂的优点:与树脂的相容性好、透明好、不易析出、易分散、容易计量、加工性能好。
 
PVC材料热稳定剂发展趋势
 
(1) 发展低毒和无毒的品种
(2) 大力发展有机锡稳定剂
(3) 积极开发有机辅助热稳定剂
 
总之,随着人们环保和健康意识逐渐加强,热稳定剂将朝着低毒、无污染、复合高效等方面发展。


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