热稳定剂是塑料加工助剂中重要类别之一,热稳定剂与PVC树脂的诞生和发展同步,主要用于PVC树脂加工中,因此热稳定剂与PVC树脂、PVC中软硬制品的比例有密切关系。 热稳定剂(热聚氯乙烯)由于能和许多其它材料如增塑剂、填料及其它聚合物相容,因而被认为是最通用的聚合物之一。其主要缺点就是热稳定性差。添加剂的使用可改变聚氯乙烯(PVC)的物理外观和工作特性,但不能防止聚合物的分解。虽然在物理的(如热、辐射)和化学的(氧,臭氧)因素作用下总是会使聚合物材料逐渐地破坏,但叫做稳定剂的一类物质可有效地阻止、减少甚至基本停止材料的降解。 关于PVC的破坏过程,人们提出了各种机理:热氧化分解;无氧情况下增长大自由基的交联;立构规性对降解的影响;光降解;氧化脱氯化氢;辐射降解;加工过程引入的临界应力导致的分子链断裂;以及PVC分子中支化点对降解的影响等。 为了限度地弥补PVC均聚物和共聚物的严重缺陷,需要用稳定剂消除引起开始脱氯化氢的不稳定部位;或作为氯化氢的清除剂;或当自由基产生时便与之反应;或作为抗氧剂;或改变多烯结构以阻止颜色变化、分子链断裂和交联。热稳定剂必须与PVC体系相容,不会损害材料体系整体的美感,并且还应具有调节润滑的性能。 对某一具体的树脂、复合组份、最终用途选定好稳定剂,可得到优良的PVC掺混物。PVC树脂的敏感性以及各种添加剂的稳定作用或有害效应可能是多种多样的,这需要逐一加以注意。 因此,必须注意到像树脂的锌敏感性,金属皂润滑剂的稳定性能,环氧及磷类增塑剂的工作特性,以及各种颜料及其它组份的影响等现象。加工技术和产品用途决定了对最终稳定性的要求,因此也决定了具体配方的稳定剂类型和用量。必须对加工设备的类型、剪切速率以及PVC掺混物可能经受的热过程给予重视,在必须知道管理机关要求的同时,还必须考虑到制成品的物理外观和耐久性。 热稳定剂种类 PVC稳定剂通常是无机物或有机金属化合物,这一术语本身就表明含有阳离子,或有机化合物,通常按化学类别进行分类。通常,无机物和金属有机化合物是基本的(或主要的)稳定剂,而有机物则是次要的或辅助的稳定剂。 热稳定剂主要根据锡、铅以及血A族金属的混合物如钡、铜、锌进行分类。 锡稳定剂:含有1个或2个碳一锡键,其余价键为氧或硫-锡阴离子键饱和的四价锡化合物,是PVC的最有效稳定剂。这些化合物是有机锡氧化物或有机锡氯化物与适当的酸或酯反应的产物。 热稳定剂协同的混合物很普遍,通常包括各种流基有机锡化合物和波基盐(化合物)以及辅助的添加剂,如锌皂,亚磷酸盐,环氧化物,甘油酯,紫外线吸收剂,抗氧剂等。显然,大多数协同组合物具有专用性,因此还没有发现它们具有全面的共性。 有机锡稳定剂分为含硫和不含硫两类。含硫热稳定剂在所有稳定性能方面都是杰出的,但存在与含硫化合物类似的味道和交叉站污的问题 在作为热稳定剂的同时,铅化合物不损害PVC材料的优良的电性能、低吸水性和室外耐候性。但是,铅稳定剂有缺点,如有毒;会交叉污染,特别是和硫交叉污染;生成氯化铅,在制成品上形成条纹;比重大,导致不尽人意的重量/体积比。铅稳定剂常常立刻使PVC制品变得不透明,并且在持续受热后很快变色。 尽管有毒害和生态方面的缺陷,这些热稳定剂仍得到了广泛的应用。对电绝缘性,铅是的PVC稳定剂。基于这种稳定剂的综合效果,有许多柔性的和刚性的、均聚物和共聚物配方才得以实现。 混合金属稳定剂:混合金属稳定剂是各种化合物的聚集体,通常根据具体的PVC用途和用户来设计。这类热稳定剂已经由单独添加琥珀酸钡和棕桐酸镉发展到将钡皂、镉皂、锌皂、有机亚磷酸酯,再加上抗氧剂、溶剂、增量剂、塑解剂、着色剂、紫外吸收剂、光亮剂、粘度控制剂、润滑剂、增粘剂,以及人工香料等进行物理混合。这样,就有相当多的因素能影响最终稳定剂的效果。 ⅡA族金属稳定剂,如钡、钙、镁并不保护早期的颜色,但能为PVC提供良好的长期热稳定剂。以这种方式稳定的PVC起始是黄/橙色,然后持续受热,逐渐变成检/棕色,最后变黑。 镉和锌化合物首先被用作热稳定剂是由于它们透明,并能保持PVC制品的原来颜色。由锅和锌提供的长期热稳定性远小于钡化合物。它们往往会在极小先兆或毫无先兆的情况下,突然发生完全降解。 除了与金属比例有关外,钡一钢稳定剂的效果还与其阴离子有关。稳定剂阴离子是影响下列性能的主要因素:润滑性、迁移性、透明性、颜料颜色的变化,以及PVC的热稳定性等。下面是几种常见的混合金属稳定剂的阴离子:2-乙基己酸盐、酚盐、苯甲酸盐、硬脂酸盐 随着加工技术的革新和使用的必要性,钙一锌稳定剂有所发展。起初,所有PVC食品包装都依赖于政府批准的钙皂、锌皂。为了满足消费者的需要和开发市场潜力,设计了使用这种不太有效的稳定剂的PVC配方和熔体制造设备。辅助热稳定剂可与这些皂一起使用。二氢吡啶和二酮是的辅助添加剂。
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