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PVC各類穩(wěn)定劑的作用機(jī)理及用途

PVC各類穩(wěn)定劑的作用機(jī)理及用途

鉛鹽穩(wěn)定劑

鉛鹽穩(wěn)定劑可分為3類:

(1)單純的鉛鹽穩(wěn)定劑,多半是含有PbO的鹽基性鹽;

(2)具有潤(rùn)滑作用的熱穩(wěn)定劑,主要是脂肪酸的中性和鹽基性鹽;

(3)復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑,以及含有鉛鹽和其它穩(wěn)定劑與組分的協(xié)同混合物的固體和液體復(fù)合穩(wěn)定劑。

鉛鹽穩(wěn)定劑的熱穩(wěn)定作用較強(qiáng),具有良好的介電性能,且價(jià)格低廉,與潤(rùn)滑劑合理配比可使PVC樹(shù)脂加工溫度范圍變寬,加工及后加工的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,是目前常用的穩(wěn)定劑。鉛鹽穩(wěn)定劑主要用在硬制品中。鉛鹽類穩(wěn)定劑具有熱穩(wěn)定劑好、電性能優(yōu)異,價(jià)廉等特點(diǎn)。但是鉛鹽有毒,不能用于接觸食品的制品, 也不能制得透明的制品, 而且易被硫化物污染生成黑色的硫化鉛。

中文名 鉛鹽穩(wěn)定劑 缺 ???點(diǎn) 計(jì)量次數(shù)多,易發(fā)生計(jì)量誤差
優(yōu) ???點(diǎn) 金屬含量高,吸收HCl能力強(qiáng) 分 ???類 單體和復(fù)合兩大類

金屬皂類穩(wěn)定劑

硬脂酸皂類熱穩(wěn)定劑一般是堿土金屬(鈣、鎘、鋅、鋇等)與硬脂酸、月桂酸等皂化制取。產(chǎn)品種類較多,各有其特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)潤(rùn)滑性硬脂酸優(yōu)于月桂酸,而與PVC相容性月桂酸優(yōu)于硬脂酸。

金屬皂由于能吸收HCl,某些品種還能通過(guò)其金屬離子的催化作用以脂肪酸根取代活性部位的Cl原子,因此可以對(duì)PVC起到不同程度的熱穩(wěn)定作用。PVC工業(yè)中極少是有單一的金屬皂化合物,而通常是幾種金屬皂的復(fù)合物。常見(jiàn)的是鈣鋅皂類穩(wěn)定劑。根據(jù)Frye-horst機(jī)理,鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑穩(wěn)定機(jī)理可認(rèn)為:首先鋅皂與PVC鏈上烯丙基氯反應(yīng),然后鈣皂、鋅皂與氯化氯反應(yīng)生成不穩(wěn)定的金屬氯化物。這時(shí),作為中間媒介的輔助穩(wěn)定劑再把氯原子轉(zhuǎn)移到鈣皂中去,使鋅皂再生,延遲了具有促進(jìn)脫氯化氫作用的氯化鋅的生成。

鈣鋅類穩(wěn)定劑可作為無(wú)毒穩(wěn)定劑,用在食品包裝與醫(yī)療器械、藥品包裝,但其穩(wěn)定性相對(duì)教低,鈣類穩(wěn)定劑用量大時(shí)透明度差,易噴霜。鈣鋅類穩(wěn)定劑一般多用多元醇和抗氧劑來(lái)提高其性能,近年來(lái),國(guó)內(nèi)環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán),鈣鋅穩(wěn)定劑正如火如荼廣泛興起。

有機(jī)錫穩(wěn)定劑

有機(jī)錫中的烷基錫通常是甲基、正丁基、正辛基等三種。日本生產(chǎn)的大多是丁基錫類,歐洲辛基錫類更普遍一些,這是歐洲認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)毒穩(wěn)定劑,美國(guó)則甲基錫用的較為多一些。

常用的有機(jī)錫類穩(wěn)定劑有三大類:

(1)脂肪族酸鹽類,主要是指二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二正辛基錫等;

(2)馬來(lái)酸鹽類,主要是指馬來(lái)酸二丁基錫、雙(馬來(lái)酸單丁酯) 二丁基錫、馬來(lái)酸二正辛基錫等;

(3)硫醇鹽類,其中雙(硫基羧酸) 酯是用量多。

有機(jī)錫類熱穩(wěn)定劑性能較好,是用于PVC硬制品與透明制品的較好品種,尤其辛基錫幾乎成為無(wú)毒包裝制品不可缺少的穩(wěn)定劑,但其價(jià)格較貴。

有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑(巰基錫)對(duì)PVC有很好的穩(wěn)定效果。尤其是液態(tài)的有機(jī)錫穩(wěn)定劑,相比較固體的熱穩(wěn)定劑,液態(tài)的有機(jī)錫穩(wěn)定劑能夠更好的與PVC樹(shù)脂混合。有機(jī)錫穩(wěn)定劑(巰基錫)可以取代聚合物上的不穩(wěn)定的Cl原子,使PVC樹(shù)脂具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性和初期顏色保持性。并提出巰基錫的穩(wěn)定機(jī)理:(1)S原子可以取代不穩(wěn)定的Cl原子,因此抑制了共軛多烯烴的生成。(2)HCl作為PVC熱降解的產(chǎn)物,又可以加速共軛多烯烴的生成。而巰基錫可以吸收產(chǎn)生的HCl。

 

稀土穩(wěn)定劑

稀土類熱穩(wěn)定劑主要包括資源豐富的輕稀土鑭、鈰、釹的有機(jī)弱酸鹽和無(wú)機(jī)鹽。有機(jī)弱酸鹽的種類有硬脂酸稀土、脂肪酸稀土、水楊酸稀土、檸檬酸稀土、月桂酸稀土、辛酸稀土等。

稀土穩(wěn)定劑的作用機(jī)理初步研究為:

(1)稀土鑭系元素的特殊電子結(jié)構(gòu)(外層2個(gè)電子、次外層8個(gè)電子結(jié)構(gòu),有許多空軌道)所決定,其空軌道能級(jí)差很小,在外界熱力氧作用下或在極性基團(tuán)作用下,外層或次外層電子被激化,可以與PVC鏈上不穩(wěn)定的Cl配位,并且可以與PVC加工中分解出來(lái)的氯化氫形成配位絡(luò)合物,同時(shí)稀土元素與氯元素之間有較強(qiáng)的吸引力,可起到控制游離氯元素的作用,從而能阻止或延緩氯化氫的自動(dòng)氧化連鎖反應(yīng),起到熱穩(wěn)定作用。

(2)稀土多功能穩(wěn)定劑可對(duì)PVC加工中的氧和PVC本身含有的離子型雜質(zhì)進(jìn)行物理吸附,并進(jìn)入稀土多功能穩(wěn)定劑的晶格穴中,避免了它們對(duì)母體C—Cl鍵的沖擊振動(dòng)。因此,通過(guò)稀土多功能穩(wěn)定劑的作用,可以提高PVC脫HCl的活化能,從而延緩PVC塑料的熱降解。

(3)稀土化合物中合適的陰離子基團(tuán)能起置換PVC大分子上的烯丙基氯原子的作用,消除這個(gè)降解弱點(diǎn),也能達(dá)到穩(wěn)定的目的。稀土穩(wěn)定劑國(guó)內(nèi)研究的比較多。

總體來(lái)說(shuō),稀土熱穩(wěn)定劑的穩(wěn)定效果優(yōu)于金屬皂類穩(wěn)定劑,具有較好的長(zhǎng)期熱穩(wěn)定,并與其他種類穩(wěn)定劑之間有廣泛的協(xié)同效應(yīng),具有良好的耐受性,不受硫的污染,儲(chǔ)存穩(wěn)定,無(wú)毒環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。此外,稀土元素與CaCO3具有獨(dú)特的偶聯(lián)作用,同時(shí)促進(jìn)PVC塑化效果,因而可以增加CaCO3的用量,減少加工助劑ACR的使用,有效地降低成本。稀土對(duì)聚氯乙烯的穩(wěn)定作用的特點(diǎn)在于其獨(dú)特的協(xié)同作用。稀土與某些金屬、配位體和助穩(wěn)定劑適當(dāng)配合,能極大的提高穩(wěn)定作用。

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