PVC稳定剂性质

2019-08-31
一般按照热稳定剂的化学组分来进行分类,可以为碱式铅盐,金属皂有机锡环氧化合物亚磷酸酯多元醇等。若按作用大小可将PVC稳定剂分为主稳定剂和辅助稳定剂。辅助稳定剂本身只有很小的稳定作用或没有热稳定效果,但它和主稳定剂并用具有协同效应;主稳定剂一般是含有金属的热稳定剂。而环氧化合物,亚磷酸酯,多元醇等纯有机化合物一般是作为辅助稳定剂使用。
因为要达到聚氯乙烯的良好稳定性常常需要同时使用多种pvc热稳定剂,所以,有些商品PVC稳定剂是由多种成分复配,成为复合稳定剂,如钡镉稳定剂,钡锌稳定剂等,这些复合稳定剂通常已经加入了聚氯乙烯加工所需要的润滑剂等助剂,以方便用户使用。复合稳定剂品种很多,有粉状,膏状,液体,三种形式。
故热稳定剂有以下几种分类:
1、铅盐复合稳定剂
2、OBS有机基稳定剂
3、有机锡类稳定剂
4、液体复合稳定剂
5、钙锌复合稳定剂
6、钡锌复合稳定剂
7、钾锌复合稳定剂

作用原理

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(1)吸收氯化氢
Me(OOCR)2+ 2HCl===MeCl2+ 2HOOCR
其中Me为:Pb、Ba、Cd、Ca、Zn、Sn、Sb、Mg、Sr等。
(2)消除不稳定的氯原子置换或消除不稳定的氯原子。
(3)防止自动氧化聚氯乙烯在热氧及剪切力作用下,极易被O2氧化发生降解。
(4)加入马来酸的金属盐可抑制或消除双键或使之变短、变少。

特性

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相容性

人们总是希望PVC稳定剂在配合物种容易分散,做成制品后长期使用而不析出。但是,当稳定剂的相容性不良时,会从制品内部向外部表面移动,最后留在制品表面上。如果喷出物是粉状的固体物质,则称为喷霜;如果喷出的是液体则称为“出汗”
一般说来,某些金属皂、润滑剂和马来酸酯类有机锡,容易引起喷霜;亚磷酸酯磷酸酯等PVC稳定剂也会使喷霜增多。对金属皂,电负性小的金属喷霜少;芳香酸根者比脂肪酸根者喷霜少;脂肪酸根中碳链越长,喷霜越严重。

透明性

1.PVC稳定剂和制品的透明性
有机锡,特别是马来酸酯类和硫醇类有机锡,是一种透明性较好的PVC稳定剂,主要在硬质透明制品中;金属皂有透明性,多用在半透明制品中;无机铅盐不透明,只能用在不透明制品中。
透明塑料制品如果经水浸渍,或经户外暴晒,或经弯曲,拉伸等情况,会产生白化现象失去透明性。水浸白化,是指透明塑料板在水中浸渍一定时间而出现白浊不透明现象;暴晒白化是指塑料硬板放置在空气中,由于大气中的水分,二氧化碳,二氧化硫和光的作用而呈现的现象;应力白化是指塑料制品在受机械外力作用时,折痕出出现白化现象。
3.鱼眼气泡
把透明或半透明塑料薄片,迎着光线进行观察时,可以看到薄片中夹杂着透明或半透明的类似鱼眼的小圆颗粒,这就是“鱼眼”。“气泡”是PVC稳定剂中的挥发成分或者加工性的不平衡造成的
PVC热稳定剂
PVC热稳定剂(4张)

不稳定性

(1)原因
PVC是由氯乙烯单体经自由基引发聚合而成的。在反应中,分子链在增长过程中,会发生链转移反应而生成叔碳原子,与叔碳原子相连的氯原子与氢原子,因电子云分布密度小而键能低,成为活泼原子,很容易与相邻的H和Cl脱去一份HCl。PVC树脂的分子结构是按下式所示的首尾相连而排列的:
原分子结构原分子结构
PVC树脂纯属上述的线形结构,而且都是仲碳原子与氯原子结合的,那么,其稳定性是比较好的。
但事实上,即使纯度很高的PVC树脂,在100℃以上就开始分解出HCl,这就说明其分子结构中,仍存在不稳定的因素。
造成PVC不稳定结构被认为在氯乙烯的自由基引发聚合中,分子上可能包含下述结构
分子结构分解后分子结构分解后
上述结构中,一端含有仲、叔氯,一端有β不稳定基团,结构中还有氧的存在。究其原因,可能是一部分是由引发剂过氧化还原而生成,另外含氧结构可能是因微量氧存在下的聚合反应或由聚合物后氧化而成。
(2)解决办法
由于PVC的热稳定性不好,所以必须加入相应的稳定剂,修补PVC链的缺陷,同时及时吸收PVC脱氯产生的HCL。同时由于PVC粘度大、剪切大的加工特点,加入稳定剂的同时必须要加入相应的润滑剂如聚乙烯蜡等。
聚乙烯蜡, 即PE蜡,低分子量的聚乙烯,由乙烯直接聚合而成,由不同的合成工艺、催化体系合成的产品在分子量、分子量分布和分子链结构上均有差异,相应产品的性能也会有明显的差别。PE蜡通常为白色粉末,平均分子量一般在1500-5000,熔点在100-120度。它在PVC加工中有着优异的外润滑效果,可以有效改善PVC加工的流动性、产量、分散、表面光亮度和脱模性。由于其分子量大、熔点高,高温稳定性非常好,在高温和高剪切条件下都显示极强的外润滑效果。
聚乙烯蜡产品可有效提高PVC动态热稳定性和加工过程的流动性, 增加PVC制品的挤出效率,提高制品的表面光泽度,并且有效减少PVC制品加工过程的析出现象。
国内市场上的PE蜡大多分为几种:
  1. 乙烯均聚合成PE蜡,该法生产的PE蜡外润滑性能好,光泽度高,分子量分布窄,品质非常稳定,代表产品如美国霍尼韦尔公司的A-C 系列;
  2. 低分子量聚乙烯裂解产物,俗称裂解蜡,该裂解工艺简单容易操作,但是产物的分子量分布随生产工艺有一定的波动,品质相对较好,仍会有少部分的低熔点组分;
  3. 乙烯聚合过程中的副产品,俗称副牌蜡,通过精制工艺,进行提纯得到的PE蜡,该产品粘度低、熔点高,外润滑性能优异,价格低廉,但品质随原料和工艺的变化有一定的波动,由于精炼工艺的特点,产品中难免会有较多的低熔点组分。


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