PVC為何一定需要熱穩定劑?

來源:Internet日期:2021/10/21 瀏覽:0

PVC是世界上產量最大的塑料產品之一,PVC為無定形結構的白色粉末,支化度較小,對光和熱的穩定性差。由于PVC的加工穩定性極差,熔融工藝高達160℃,而PVC當溫度達140℃分解,所以PVC樹脂要通過改性處理實現熔融塑化的方法來加工生產。

熱穩定劑的作用

在樹脂加工的過程中,防止或抑制其脫HCl,及因脫HCl而引起的變色。

在制品的有效使用期內,保持其足夠的熱穩定性并減緩熱、光、引起的降解,延長其使用壽命。

熱穩定劑的作用機理

01 吸收PVC降解過程中所產生的HCl;

02 置換PVC分子中不穩定的烯丙基氯原子或叔碳氯原子,抑制脫PVC脫HCL;

03 與自由基反應,終止自由基的傳遞;

04 與共軛雙鍵起加成反應,減少著色;

05 抑制PVC的氧化;

06 鈍化具有催化脫HCl作用的金屬離子。

熱穩定劑的分類

按照所起的作用,將其可分為三大類:

主熱穩定劑(鉛鹽類、金屬皂類、有機錫類等

輔助熱穩定劑(環氧化合物、亞磷酸酯、多元醇等)

由主副穩定劑所組成的復合穩定劑

一、主熱穩定劑

PVC穩定劑主要包括鉛鹽類、脂肪酸金屬鹽類、有機錫類。

1、鉛鹽類包括除鉛皂以外的所有鉛鹽,絕大多數都含有鹽基即一氧化鉛(PbO)的鉛鹽。鉛鹽類穩定劑是PVC最常用且效果最好的穩定劑,但不適合透明制品;鉛鹽類穩定劑由于具有較大的毒性,近年來逐漸退出了市場。

名稱

縮寫

性能特點

三鹽基硫酸鉛

(三鹽)

TBLS

具有持久的耐熱性,良好的耐光性和耐水性、優良的電絕緣性。毒性大,缺乏潤滑性,應配合潤滑劑使用

二鹽基亞磷酸鉛(二鹽)

DL

耐侯性很突出,毒性大,缺乏潤滑性,應配合潤滑劑使用

二鹽基硬脂酸鉛(二硬鹽)

DLS

它兼具鉛鹽和金屬皂的作用,有優良的潤滑性 ,但耐侯性較差

2、多為脂肪酸(月桂酸、硬脂酸等)的金屬(鋇、鎘、鉛、鋅、鈣、鎂)的鹽。其通式為(RCOO)nM,它除能與HCl作用外,其主要作用是能夠置換活潑的烯丙基氯原子。金屬皂類的穩定效果一般,透明、有毒或無毒,很少單獨使用,一般都是復合使用,主要用于軟制品。

名稱

縮寫

性能特點

硬脂酸鎘

CdSt

為重要的透明熱穩定劑之一,初期著色較小,常與硬脂酸鋇等并用,其潤滑性好,有“噴霜”現象,不耐硫化污染,毒性極大。

硬脂酸鋇

BaSt

具有優良潤滑性,初期色相不好,常與PbSt、CdSt等配合使用。具有良好的抗硫化污染性,但易析出

硬脂酸鈣

CaSt

加工性好,無毒性、一般不單獨使用,而常與鋅皂、鎂皂或環氧類副穩定劑配合使用

硬脂酸鉛

PbSt

具有良好的熱穩定性作用,可兼做PVC的潤滑劑使用,與鎘、鋇和有機錫一同使用有良好的協同作用。但塑化性能差,容易析出,透明性差、毒性大,硫化污染嚴重

硬脂酸鋅

ZnSt

活化性極高,少量添加可改善PVC的初期著色,有顯著防硫化污染和抗析出的優點,但后期穩定性差,容易引起“鋅燒”,應鈣、鋇皂等并用

3、有機錫的通式為RmSnY4-m(R為烷基,Y是通過氧原子或硫原子與Sn連接的基團)。根據Y的不同,有機錫穩定劑主要有下列三種類型:脂肪酸鹽型、馬來酸鹽型和硫醇鹽型。有機錫類的穩定效果好,而且適合透明制品,并且有無毒規格;但是其價格較貴。

類別

性能特點

脂肪酸鹽

潤滑性和加工性能良好,但熱穩定性和透明差,單獨使用時有明顯的初期著色。

馬來酸鹽

耐熱和耐候性良好,主要用作PVC硬質透明制品的主穩定劑,能防止初期著色,但缺乏潤滑性,易噴霜

硫醇鹽

突出的耐熱性和良好的透明性,沒有初期著色,特別適用于硬質透明制品,加工性能良好,但價格較高

二、輔助熱穩定劑

1、環氧化合物

環氧化合物是PVC的重要輔助熱穩定劑,他們可以增強主熱穩定劑的耐熱性及耐侯性,它主要分為增塑型和樹脂型兩大類。

增塑型主要是環氧大豆油、環氧亞麻子油、環氧硬脂酸丁酯、辛酯等環氧類化合物。

樹脂型的主要有環氧氯丙烷雙酚A型環氧樹脂。

2、亞磷酸酯化合物

亞磷酸酯的化合物種類很多,包括亞磷酸三烷基酯,三芳基酯、烷基芳基酯混合酯、三硫代烷基、雙亞磷酸酯以及聚合性亞磷酸酯。

3、有機亞磷酸酯化合物

有機亞磷酸酯是過氧化物分解劑,在聚烯烴以及合成橡膠中廣泛用作輔助抗氧劑,在PVC中作為螯合劑使用。當與金屬穩定劑并用時,能結合金屬離子,防止金屬離子的催化降解作用,從而提高PVC的耐熱性和耐候性。

4、多元醇

多元醇能提高PVC的熱穩定性,改善顏色。目前認為多元醇的加入,可以吸收雜質離子抑制其催化降解和導電性能。主要品種有季戊四醇,木糖醇、甘露醇、山梨糖醇等。

三、復合熱穩定劑

PVC助劑中復合穩定劑種類繁多,比較常見的是復合鈣鋅穩定劑、鉛鹽復合穩定劑、鋇鎘鋅復合穩定劑、有機錫復合穩定劑等等。

復合熱穩定劑的優點:與樹脂的相容性好、透明好、不易析出、易分散、容易計量、加工性能好。

PVC材料熱穩定劑發展趨勢

1) 發展低毒和無毒的品種

2) 大力發展有機錫穩定劑

3) 積極開發有機輔助熱穩定劑

廣東鑫達新材料科技有限公司(原“河源市鑫達科技有限公司”)成立于2007年,是國家級高新技術企業。公司廠區占地總面積6萬多平方米,年產能達到10萬噸,是國內最大的助劑生產商之一。公司擁有多條先進的助劑生產線及一流的研發團隊,并集多年研發經驗和技術優勢,專業致力于聚氯乙烯(PVC)熱穩定劑(粉狀、片狀、液體、顆粒等)、阻燃劑、改質劑、功能母粒等新材料的自主創新、研發、生產、銷售及相關技術服務。公司的主要產品:穩定劑、阻燃劑,均獲得“高新技術產品”認證。

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