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PVC顆粒料在生產(chǎn)中為什么會(huì)熱降解?穩(wěn)定劑的使
欄目:行業(yè)動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間:2021-06-01 15:53
1. PVC的熱降解機(jī)理 PVC在100~150℃明顯分解,紫外光、機(jī)械力、氧、臭氧、氯化氫以及一些活性金屬鹽和金屬氧化物等都會(huì)大大加速PVC的分解。PVC的熱氧老化較復(fù)雜,一些文獻(xiàn)報(bào)道將PVC的...
1. PVC的熱降解機(jī)理
PVC在100~150℃明顯分解,紫外光、機(jī)械力、氧、臭氧、氯化氫以及一些活性金屬鹽和金屬氧化物等都會(huì)大大加速PVC的分解。PVC的熱氧老化較復(fù)雜,一些文獻(xiàn)報(bào)道將PVC的熱降解過(guò)程分為兩步。(一)脫氯化氫:PVC聚合物分子鏈上脫去活潑的氯原子產(chǎn)生氯化氫,同時(shí)生成共軛多烯烴;(二)更長(zhǎng)鏈的多烯烴和芳環(huán)的形成:隨著降解的進(jìn)一步進(jìn)行,烯丙基上的氯原子極不穩(wěn)定易脫去,生成更長(zhǎng)鏈的共軛多烯烴,即所謂的“拉鏈?zhǔn)健泵摎?,同時(shí)有少量的C-C鍵的斷裂、環(huán)化,產(chǎn)生少量的芳香類(lèi)化合物。其中分解脫氯化氫是導(dǎo)致PVC老化的主要原因。關(guān)于PVC的降解機(jī)理比較復(fù)雜,沒(méi)有統(tǒng)一的定論,研究者提出的主要有自由基機(jī)理、離子機(jī)理和單分子機(jī)理。
2. PVC的熱穩(wěn)定機(jī)理
在加工過(guò)程中,PVC的熱分解對(duì)于其他的性質(zhì)改變不大,主要是影響了成品的顏色,加入熱穩(wěn)定劑可以抑制產(chǎn)品的初期著色性。當(dāng)脫去的HCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.1%,PVC的顏色就開(kāi)始改變。根據(jù)形成的共軛雙鍵數(shù)目的不同,PVC會(huì)呈現(xiàn)不同種顏色(黃、橙、紅、棕、黑)。如果PVC熱分解過(guò)程中有氧氣存在的話(huà),則將會(huì)有膠態(tài)炭、過(guò)氧化物、羰基和酯基化合物的生成。但是在產(chǎn)品使用的長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),PVC的熱降解對(duì)材料的性能影響很大,加入熱穩(wěn)定劑可以延遲PVC降解的時(shí)間或者降低PVC降解的程度。
在PVC加工的過(guò)程中加入熱穩(wěn)定劑可以抑制PVC的降解,那么熱穩(wěn)定劑的起到的主要作用有:通過(guò)取代不穩(wěn)定的氯原子、吸收氯化氫、與不飽和部位發(fā)生加成反應(yīng)等方式抑制PVC分子的降解。理想的熱穩(wěn)定劑應(yīng)該具有多種功能:(1)置換活潑、不穩(wěn)定的取代基,如連接在叔碳原子上的氯原子或烯丙基氯,生成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu);(2)吸收并中和PVC加工過(guò)程中放出的HCl,消除HCl的自動(dòng)催化降解作用;(3)中和或鈍化對(duì)降解起催化作用的金屬離子及其它有害雜質(zhì);(4)通過(guò)多種形式的化學(xué)反應(yīng)可阻斷不飽和鍵的繼續(xù)增長(zhǎng),抑制降解著色;(5) 較好對(duì)紫外光有防護(hù)屏蔽作用。

3. PVC穩(wěn)定劑、作用機(jī)理及用途
3.1 鉛鹽穩(wěn)定劑
鉛鹽穩(wěn)定劑[7]可分為3類(lèi):(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,是目前較常用的穩(wěn)定劑。鉛鹽穩(wěn)定劑主要用在硬制品中。鉛鹽類(lèi)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。
鹽基性鉛鹽是用于聚氯乙烯之較早也是較廣泛的一種熱穩(wěn)定劑,呈堿性,故能與產(chǎn)生的HCL反應(yīng)而起穩(wěn)定作用。從毒性、抗污性和制品透明性來(lái)看,鉛鹽并不理想。但它的穩(wěn)定效果好、價(jià)格低廉,故仍大量用于廉價(jià)的PVC擠出和壓延制品中。因它有優(yōu)良的電性能和低吸水性,故廣泛地用作PVC的電絕緣制品、唱片和泡沫塑料的穩(wěn)定劑。

1、三鹽基硫酸鉛(也稱(chēng)三堿式硫酸鉛)
白色粉末,比重7.10,甜味有毒,易吸濕,無(wú)可燃性和腐蝕性。不溶于水,但能溶于熱的醋酸胺,,潮濕時(shí)受光后會(huì)變色分解。折射率2.1,常用作電絕緣產(chǎn)品的穩(wěn)定劑.
2、二鹽基亞磷酸鉛
這是一種細(xì)微針狀結(jié)晶粉末;比重6.1,味甜有毒;200℃左右變成灰黑色,450℃左右變成黃色。本品不溶于水和有機(jī)溶劑,溶于鹽酸。折射率2.25,有抗氧劑作用,是一種優(yōu)良的耐氣候性穩(wěn)定劑。

3.2 金屬皂類(lèi)穩(wěn)定劑
硬脂酸皂類(lèi)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(lèi)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(lèi)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:較早先鋅皂與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(lèi)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(lèi)穩(wěn)定劑用量大時(shí)透明度差,易噴霜。鈣鋅類(lèi)穩(wěn)定劑一般多用多元醇和抗氧劑來(lái)提高其性能,國(guó)內(nèi)已經(jīng)有用于硬質(zhì)管材的透明鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑出現(xiàn)。

金屬皂類(lèi)也是一類(lèi)廣泛使用的聚氯乙烯熱穩(wěn)定劑。以羧酸鋇、羧酸鎘、羧酸鋅、羧酸鈣的單質(zhì)或混合物使用。其穩(wěn)定作用是由于它能在聚氯乙烯分子鏈上開(kāi)始分解的地方起酯化作用。穩(wěn)定作用的強(qiáng)弱與金屬皂中的金屬比、羧酸類(lèi)型以及配方中是否存在諸如亞磷酸酯、環(huán)氧化油、抗氧劑等協(xié)合劑有關(guān)。其中鎘皂和鋅皂的穩(wěn)定作用較大。
1、硬脂酸鉛
這是一種細(xì)微粉末,它不溶于水,溶于熱的乙醇和乙醚,在有機(jī)溶劑中加熱溶解,再經(jīng)冷卻成為膠狀物。遇強(qiáng)酸分解為硬脂酸和相應(yīng)的鉛鹽,易受潮。有良好潤(rùn)滑性,熔點(diǎn)低而確保其有良好分散性。
2、2—乙基乙酸鉛
它可溶于溶劑和增塑劑。通常配成57-60%的礦物油或增塑劑的溶液出售。廣泛用作泡沫塑料中發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺的活化劑。
3、水楊酸鉛
這是一種白色結(jié)晶粉末,比重2.36,折射率1.76。 兼有PVC熱穩(wěn)定劑和光穩(wěn)定劑作用。
4、三鹽基硬脂酸鉛
這是一種白色粉末,比重2.15,280-800℃時(shí)分解,遇100℃以上高溫易結(jié)塊。溶于乙醚,有毒,無(wú)可燃性和腐蝕性。折射率1.60。本品潤(rùn)滑件較好,有良好的光穩(wěn)定性,廣泛用于FVC唱片配方中。
5、二鹽基鄰苯二甲酸鉛
白色細(xì)微結(jié)晶粉末,比重4.5。不溶于普通溶劑。本品為弱酸性,其鹽基部分易碳酸化。折射率1.99。當(dāng)配方中含有易皂化的增塑劑時(shí)穩(wěn)定作用優(yōu)于三鹽基硫酸鉛。
6、三鹽基馬來(lái)酸鉛(三鹽基順丁烯二酸鉛)
微黃色細(xì)粉末,比重6.0,折射率2.08,有毒,無(wú)可燃性和腐蝕性,有良好的色澤穩(wěn)定性,并有消滅不穩(wěn)定雙烯結(jié)構(gòu)作用。
7、硬脂酸鋇
白色細(xì)微粉末,鋇含量19.5-20.6%,比重1.145%,熔點(diǎn)225℃以上。不溶于水,但镕于熱的乙醇。在有機(jī)溶劑中加熱溶解經(jīng)冷卻后成膠狀物。遇強(qiáng)酸分解為便脂酸和相應(yīng)的鋇鹽,易受潮。是必須避免硫污時(shí)供選用的熱穩(wěn)定劑,也是高溫下加工時(shí)采用的潤(rùn)滑劑。
8、丹桂酸鋇
9、蓖麻酸鋇
這是一種帶黃白色的粉末,熔點(diǎn)l16—124,能使制品得到良好透明性的穩(wěn)定劑。
10、硬脂酸鎘
白色細(xì)微粉末,鎘含量16.5—17.5%,不溶于水,溶于熱的乙醇,在有機(jī)溶劑中加熱溶解后經(jīng)冷卻成為膠狀物,遇強(qiáng)酸分解成硬脂酸和相應(yīng)的鎘鹽,易受潮。是要求有良好透明性之PVC的熱和光穩(wěn)定劑。
11、蓖麻酸鎘
這是一種白色粉末,熔點(diǎn)96-104℃,PVC用的兼有熱和光穩(wěn)定劑作用
12、硬脂酸鈣
白色細(xì)微粉,不溶于水,溶于熱的乙醇和乙醚。遇強(qiáng)酸分解為硬脂酸和相應(yīng)的鈣鹽,易受潮。是PVC用的無(wú)毒穩(wěn)定劑和潤(rùn)滑劑。一般不單獨(dú)使用,而常與鋅皂、鎂皂或環(huán)氧類(lèi)副穩(wěn)定劑配合使用。
13、蓖麻酸鈣
這是一種白色粉末,熔點(diǎn)74-82℃,PVC用的無(wú)毒穩(wěn)定劑。
14、硬脂酸鋅
白色細(xì)微粉末,不溶于水,溶于熱的乙醇、松節(jié)油、苯等有機(jī)溶劑。在有機(jī)溶劑中加熱溶解后退冷成為膠狀物。遇強(qiáng)酸分解為硬脂酸和相應(yīng)的鋅鹽,易受潮。兼PVC的無(wú)毒穩(wěn)定劑和潤(rùn)滑劑。
15、硬脂酸鎂
白色粉末,比重1.07,純品熔點(diǎn)為85℃工業(yè)品熔點(diǎn)為l08-115℃。微溶于水,溶于熱的乙醇,遇強(qiáng)酸分解為硬脂酸和鎂鹽。這是一種PVC的無(wú)毒穩(wěn)定劑兼潤(rùn)滑劑,也是酚醛和脲醛樹(shù)脂的潤(rùn)滑劑。

3.3 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(lèi),歐洲辛基錫類(lèi)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(lèi)穩(wěn)定劑有三大類(lèi):(1)脂肪族酸鹽類(lèi),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(lèi),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(lèi),其中雙(硫基羧酸) 酯是用量較多。
有機(jī)錫類(lèi)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(巰基乙酸錫)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(巰基乙酸錫)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。并提出巰基乙酸錫的穩(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。而巰基乙酸錫可以吸收產(chǎn)生的HCl。
有機(jī)錫穩(wěn)定劑是各種羧酸錫和硫醇錫的衍生物,主要產(chǎn)品是二丁基惕和二辛基錫的有機(jī)化合物,其中二辛基錫化合物被更多的國(guó)家作為無(wú)毒穩(wěn)定劑使用。有機(jī)錫主要用來(lái)穩(wěn)定硬質(zhì)PVC制品,特別是那些需要有優(yōu)良透明性和熱穩(wěn)定性的產(chǎn)品當(dāng)然也能穩(wěn)定軟質(zhì)制品,但由于其價(jià)格較貴,所以一般不采用。
1.二月桂酸二丁基錫
這是一種淡黃色清澈液體,溶于所有工業(yè)用增塑劑和溶劑,本品有毒。它是有機(jī)錫中較老的品種,有優(yōu)良的潤(rùn)滑性、透明性和耐候性,耐硫污但耐熱性差。用作軟質(zhì)透明制品的主穩(wěn)定劑,在硬質(zhì)透明制品中用作潤(rùn)滑劑.
2.馬來(lái)酸二丁基錫
這是一種白色非晶形粉末,熔點(diǎn)和揮發(fā)性隨聚合度而異,約在100—140℃之間。本品有毒、有催淚性。主要用于要求高軟化點(diǎn)和高沖擊強(qiáng)度的硬質(zhì)透明制品。因無(wú)潤(rùn)滑作用故常與二月桂酸二丁基錫并用,用量0.5-2份。
3.雙(馬來(lái)酸單丁酯)二丁基錫
淡黃色透明液體,無(wú)毒(允許用量3份以下)。本品有良好的耐候性、透明性、防止著色性和熱穩(wěn)定性,不發(fā)生硫污,常用于PVC透明硬質(zhì)制品,用量2.0-4.0份。
4.雙(巰基乙酸異丁酯)二正辛基錫
這是一種淡黃色液體,不溶于水,易溶于酯、醚、醇、脂肪烴和芳烴、氯化烴類(lèi)以及主要類(lèi)型的增塑劑。它是硫醇錫中的主要品種,較普遍使用的無(wú)毒有機(jī)錫穩(wěn)定劑之一,用于硬質(zhì)透明PVC(2-3份)和軟質(zhì)透明PVC(1份)。其缺點(diǎn)是耐候性差、有臭味、會(huì)硫污、無(wú)潤(rùn)滑作用。此外,因含酯基,故有一定的增塑作用。
5.二月桂酸二正辛基錫
這是一種黃色液體,25℃時(shí)的比重為1.01-1.02,折射率為1.46-1.47,30℃時(shí)的粘度在60 厘泊以下。本品無(wú)毒,潤(rùn)滑性良好,主要用于硬質(zhì)透明PVC食品包裝材料,用量1.5份以下。
6.馬來(lái)酸二正辛基錫 ’
這是一種白色粉末,熔點(diǎn)87-105℃,不溶于水,溶于苯,乙醇,丙酮。本品無(wú)毒,具有優(yōu)異的長(zhǎng)期耐熱性,主要用作硫醇錫的副穩(wěn)定劑,用量常在0.3-0.5份。

3.4 稀土穩(wěn)定劑
我國(guó)稀土資源儲(chǔ)量豐富,約占全世界的80%以上,稀土熱穩(wěn)定劑在塑料加工中賦予PVC優(yōu)良的熱穩(wěn)定性,稀土穩(wěn)定劑的機(jī)理初步研究為:稀土鑭系元素的特殊電子結(jié)構(gòu)(較外層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,眾多的空軌道可作為中心離子接受配位體,通過(guò)靜電引力形成離子配鍵,在外界熱力氧作用下,外層或次外層電子被激化,且稀土原子與PVC鏈上的氯原子間有較強(qiáng)的配位能,可起到控制游離氯原子的產(chǎn)生,從而阻止或延緩Ha 的自動(dòng)氧化連鎖反應(yīng),起到熱穩(wěn)定的作用。
稀土類(lèi)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(lèi)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)(較外層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(lèi)穩(wěn)定劑,具有較好的長(zhǎng)期熱穩(wěn)定,并與其他種類(lèi)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。
3.5 其他穩(wěn)定劑
3.5.1 環(huán)氧類(lèi)
環(huán)氧大豆油、環(huán)氧亞麻子油、環(huán)氧妥爾油能、環(huán)氧硬脂酸丁酯、辛酯等環(huán)氧類(lèi)化合物是聚氯乙烯常用的副熱穩(wěn)定劑,它們與上述穩(wěn)定劑配合使用有較高的協(xié)同作用,具有光穩(wěn)定性和無(wú)毒之優(yōu)點(diǎn),適用于軟質(zhì),特別是要暴露于陽(yáng)光下的軟質(zhì)FVC制品,通常不用于硬質(zhì)PVC制品,其缺點(diǎn)是易滲出。
有研究指出,將環(huán)氧的葵花子油添加到含有不同的金屬皂鹽(Ba/Cd和Ca/Zn)PVC中,通過(guò)對(duì)材料的熱穩(wěn)定性的測(cè)定,發(fā)現(xiàn)葵花子油與金屬皂鹽具有很好的協(xié)同作用,能夠增強(qiáng)PVC材料的熱穩(wěn)定性,分析了協(xié)同作用產(chǎn)生的原因:降解產(chǎn)生的HCl被葵花子油和金屬皂鹽吸收了,HCl濃度減小同時(shí)降低PVC的脫HCl速度(HCl對(duì)PVC降解有催化作用),提高了PVC的熱穩(wěn)定性。
3.5.2 多羥基類(lèi)
季戊四醇、木糖醇等多羥基化合物都對(duì)PVC有一定的熱穩(wěn)定作用,是PVC常用的副熱穩(wěn)定劑。
通過(guò)脫氯化氫速率和熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)不含重金屬和鋅類(lèi)熱穩(wěn)定劑的PVC/多羥基化合物熱穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng)到200℃,其穩(wěn)定效果與多羥基化合物的類(lèi)型和羥基數(shù)目有關(guān),尤其是含端位羥基的多羥基化合物促進(jìn)PVC長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性,吸收降解時(shí)產(chǎn)生的HCl。
3.5.3 其他
亞磷酸鹽、β-二酮、二氫嘧啶,二苯基硫脲、2—苯基吲哚、β—線(xiàn)基丁烯酸酯類(lèi)、三羥甲基丙烷、硫代月桂酸酐等與主熱穩(wěn)定劑并用也可發(fā)揮協(xié)同作用。等都可作為PVC的輔助熱穩(wěn)定劑,吸收產(chǎn)生的HCl,延緩PVC變色。

4、PVC光穩(wěn)定劑

光穩(wěn)定劑的作用機(jī)理因自身結(jié)構(gòu)和品種不同而不同,有的能屏蔽紫外線(xiàn)或吸收紫外線(xiàn)并將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害的熱能;有的可淬滅被紫外線(xiàn)激發(fā)的分子或基團(tuán)的激發(fā)態(tài),使其回復(fù)到基態(tài);有的則捕獲因光氧化產(chǎn)生的自由基,抑制光氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行,使高分子材料免遭紫外線(xiàn)的破壞。

聚氯乙烯材料是一種對(duì)紫外線(xiàn)不太敏感的聚合物,但聚氯乙烯中殘留的感光雜質(zhì)、催化劑殘留物或其它光敏添加劑將會(huì)引起聚氯乙烯的降解。聚氯乙烯塑料在日光照射下,由于受日光中290—400納米波長(zhǎng)紫外線(xiàn)的照射,吸收紫外線(xiàn)能量、化學(xué)鍵破壞,并引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng),使聚氯乙烯塑料性能下降,如降低沖擊強(qiáng)度或使制品變色等。配方中加入紫外線(xiàn)吸收劑便可有效地抑制光降解。因此,聚氯乙烯所用的光穩(wěn)定劑,使用較普遍的是紫外線(xiàn)吸收劑。

聚氯乙烯硬質(zhì)品在紫外線(xiàn)穩(wěn)定方面的要求主要是在戶(hù)外建材方面,如護(hù)墻板、百葉窗、窗用型材;軟質(zhì)品主要應(yīng)用于座位外罩、花園園藝軟管和草坪設(shè)施等。

光穩(wěn)定劑的種類(lèi)和品種很多,用于聚氯乙烯中的主要有二苯甲酮類(lèi)、苯并三唑類(lèi)、三嗪類(lèi)和炭黑。常用品種是:UV-9(2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮)、UV-531(2-羥基-4-正辛氧基-二苯甲酮)、UV-326[(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑]、UV-P[2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑]、UV-24(2,2'-二羥基-甲氧基二苯甲酮)、三嗪-5[2,4,6-三(2'-羥基-4'-正辛氧基苯基)-1,3,5-三嗪]。

炭黑可以吸收入射光,并將其轉(zhuǎn)化成熱能重新釋放出去而不損壞聚合物。但只能用于深色的聚氯乙烯制品。其用量還取決于制品的顏色,所以炭黑在聚氯乙烯中使用受到制約和限制。

選擇聚氯乙烯用的光穩(wěn)定劑,應(yīng)考慮它們與熱穩(wěn)定劑之間的相互影響,光穩(wěn)定劑的應(yīng)用需以不影響熱穩(wěn)定劑效果為前提。例如,二苯甲酮類(lèi)光穩(wěn)定劑與鋇-鎘熱穩(wěn)定劑并用時(shí),會(huì)使軟質(zhì)聚氯乙烯制品泛黃,降低鋇-鎘穩(wěn)定劑的堿性,泛黃現(xiàn)象得以減弱。苯并三唑類(lèi)光穩(wěn)定劑對(duì)于提高聚氯乙烯的光穩(wěn)定性,特別是對(duì)硬質(zhì)聚氯乙烯是非常有效的。然而在硬質(zhì)聚氯乙烯中某些苯并三唑類(lèi)光穩(wěn)定劑與硫基錫熱穩(wěn)定劑并用時(shí)形成粉紅色絡(luò)合物。因此,當(dāng)熱穩(wěn)定劑為金屬皂類(lèi)時(shí),常選用UV-P,用量為0.2%-0.5%。當(dāng)以硫醇有機(jī)錫為熱穩(wěn)定劑時(shí),常選用UV-531,用量為0.3-0.5%。在聚氯乙烯農(nóng)用薄膜中,三嗪-5有突出的防老化效果,用量為0.2-0.5%。

5、PVC熱穩(wěn)定劑的目前狀況及發(fā)展趨勢(shì)
進(jìn)入21世紀(jì)后,由于全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的要求日益嚴(yán)格,限制重金屬穩(wěn)定劑的法規(guī)日益加劇,使熱穩(wěn)定劑的生產(chǎn)及消費(fèi)進(jìn)一步向無(wú)毒、低毒、復(fù)合高效方向發(fā)展,無(wú)鉛、無(wú)鎘化已引起發(fā)達(dá)國(guó)家的普遍重視,替代產(chǎn)品不斷出現(xiàn)和應(yīng)用,鉛、鎘(特別是鎘)穩(wěn)定劑的應(yīng)用已呈逐步下降的態(tài)勢(shì),出現(xiàn)了一些無(wú)毒或者是低毒的熱穩(wěn)定劑(如有機(jī)錫類(lèi)化合物、鈣\鋅皂鹽、稀土穩(wěn)定劑等)。
盡管近年我國(guó)的復(fù)合型、無(wú)毒和低毒的熱穩(wěn)定劑生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)取得了相當(dāng)?shù)某煽?jī),但是與世界先進(jìn)水平相比存在許多的不足和較多差距(如品種少,生產(chǎn)規(guī)模小等)。我國(guó)新型熱穩(wěn)定劑生產(chǎn)與應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)PVC工業(yè)的發(fā)展,一些比較高檔的PVC制品所需的熱穩(wěn)定劑還主要依賴(lài)于進(jìn)口。我國(guó)PVC工業(yè)的快速發(fā)展,為熱穩(wěn)定劑行業(yè)的發(fā)展提供了良好的市場(chǎng)保障和廣闊的發(fā)展空間,同時(shí)也對(duì)熱穩(wěn)定劑行業(yè)提出了更高的要求。加強(qiáng)我國(guó)新型熱穩(wěn)定劑研究和開(kāi)發(fā),應(yīng)該重視一下幾點(diǎn):(一)加強(qiáng)原有無(wú)鉛無(wú)鎘鈣鋅穩(wěn)定劑的研究和改進(jìn),提高原有產(chǎn)品質(zhì)量;(二)根據(jù)原料來(lái)源和市場(chǎng)分布,逐步建立相對(duì)集中的大規(guī)模助劑生產(chǎn)廠(chǎng)群;(三)配合其他PVC助劑的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn),發(fā)展多元復(fù)合式產(chǎn)品,進(jìn)一步減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染,帶動(dòng)“綠色”助劑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

無(wú)錫嘉弘塑料科技有限公司擁有近30年改性PVC顆粒料的研發(fā)、造粒生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),專(zhuān)業(yè)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)可為客戶(hù)提供一站式系統(tǒng)解決方案。如想了解更多關(guān)于產(chǎn)品的信息,歡迎登錄我們的官網(wǎng)∶www.yfztp.cn,咨詢(xún)?cè)诰€(xiàn)客服或撥打熱線(xiàn)。固話(huà):0510-68755207 手機(jī):15190220696,我們將竭誠(chéng)為您服務(wù)。

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