一般按照熱穩(wěn)定劑的化學組分來進行分類,可以為堿式鉛鹽,金屬皂,有機錫,環(huán)氧化合物,亞磷酸酯,多元醇等。若按作用大小可將PVC穩(wěn)定劑分為主穩(wěn)定劑和輔助穩(wěn)定劑。輔助穩(wěn)定劑本身只有很小的穩(wěn)定作用或沒有熱穩(wěn)定效果,但它和主穩(wěn)定劑并用具有協(xié)同效應;主穩(wěn)定劑一般是含有金屬的熱穩(wěn)定劑。而環(huán)氧化合物,亞磷酸酯,多元醇等純有機化合物一般是作為輔助穩(wěn)定劑使用。
因為要達到聚氯乙烯的良好穩(wěn)定性常常需要同時使用多種pvc熱穩(wěn)定劑,所以,有些商品PVC穩(wěn)定劑是由多種成分復配,成為復合穩(wěn)定劑,如鋇鎘穩(wěn)定劑,鋇鋅穩(wěn)定劑等,這些復合穩(wěn)定劑通常已經(jīng)加入了聚氯乙烯加工所需要的潤滑劑等助劑,以方便用戶使用。復合穩(wěn)定劑品種很多,有粉狀,膏狀,液體,三種形式。故熱穩(wěn)定劑有以下幾種分類:
1、鉛鹽復合穩(wěn)定劑
2、OBS有機基穩(wěn)定劑
3、有機錫類穩(wěn)定劑
4、液體復合穩(wěn)定劑
5、鈣鋅復合穩(wěn)定劑
6、鋇鋅復合穩(wěn)定劑
7、鉀鋅復合穩(wěn)定劑
作用原理編輯(1)吸收氯化氫Me(OOCR)2+ 2HCl===MeCl2+ 2HOOCR其中Me為:Pb、Ba、Cd、Ca、Zn、Sn、Sb、Mg、Sr等。(2)消除不穩(wěn)定的氯原子置換或消除不穩(wěn)定的氯原子。(3)防止自動氧化聚氯乙烯在熱氧及剪切力作用下,極易被O2氧化發(fā)生降解。(4)加入馬來酸的金屬鹽可抑制或消除雙鍵或使之變短、變少。
特性編輯
相容性人們總是希望PVC穩(wěn)定劑在配合物種容易分散,做成制品后長期使用而不析出。但是,當穩(wěn)定劑的相容性不良時,會從制品內部向外部表面移動,Z后留在制品表面上。如果噴出物是粉狀的固體物質,則稱為噴霜;如果噴出的是液體則稱為“出汗”一般說來,某些金屬皂、潤滑劑和馬來酸酯類有機錫,容易引起噴霜;亞磷酸酯、磷酸酯等PVC穩(wěn)定劑也會使噴霜增多。對金屬皂,電負性小的金屬噴霜少;芳香酸根者比脂肪酸根者噴霜少;脂肪酸根中碳鏈越長,噴霜越嚴重。
透明性1.PVC穩(wěn)定劑和制品的透明性有機錫,特別是馬來酸酯類和硫醇類有機錫,是一種透明性較好的PVC穩(wěn)定劑,主要在硬質透明制品中;金屬皂有透明性,多用在半透明制品中;無機鉛鹽不透明,只能用在不透明制品中。
2.白化現(xiàn)象透明塑料制品如果經(jīng)水浸漬,或經(jīng)戶外暴曬,或經(jīng)彎曲,拉伸等情況,會產生白化現(xiàn)象失去透明性。水浸白化,是指透明塑料板在水中浸漬一定時間而出現(xiàn)白濁不透明現(xiàn)象;暴曬白化是指塑料硬板放置在空氣中,由于大氣中的水分,二氧化碳,二氧化硫和光的作用而呈現(xiàn)的現(xiàn)象;應力白化是指塑料制品在受機械外力作用時,折痕出出現(xiàn)白化現(xiàn)象。
3.魚眼氣泡把透明或半透明塑料薄片,迎著光線進行觀察時,可以看到薄片中夾雜著透明或半透明的類似魚眼的小圓顆粒,這就是“魚眼”?!皻馀荨笔荘VC穩(wěn)定劑中的揮發(fā)成分或者加工性的不平衡造成的
不穩(wěn)定性(1)原因PVC是由氯乙烯單體經(jīng)自由基引發(fā)聚合而成的。在反應中,分子鏈在增長過程中,會發(fā)生鏈轉移反應而生成叔碳原子,與叔碳原子相連的氯原子與氫原子,因電子云分布密度小而鍵能低,成為活潑原子,很容易與相鄰的H和Cl脫去一份HCl。PVC樹脂的分子結構是按下式所示的首尾相連而排列的:
原分子結構若PVC樹脂純屬上述的線形結構,而且都是仲碳原子與氯原子結合的,那么,其穩(wěn)定性是比較好的。但事實上,即使純度很高的PVC樹脂,在100℃以上就開始分解出HCl,這就說明其分子結構中,仍存在不穩(wěn)定的因素。造成PVC不穩(wěn)定結構被認為在氯乙烯的自由基引發(fā)聚合中,分子上可能包含下述結構
分子結構分解后上述結構中,一端含有仲、叔氯,一端有β不穩(wěn)定基團,結構中還有氧的存在。究其原因,可能是一部分是由引發(fā)劑過氧化還原而生成,另外含氧結構可能是因微量氧存在下的聚合反應或由聚合物后氧化而成。
(2)解決辦法由于PVC的熱穩(wěn)定性不好,所以必須加入相應的穩(wěn)定劑,修補PVC鏈的缺陷,同時及時吸收PVC脫氯產生的HCL。同時由于PVC粘度大、剪切大的加工特點,加入穩(wěn)定劑的同時必須要加入相應的潤滑劑如聚乙烯蠟等。聚乙烯蠟, 即PE蠟,低分子量的聚乙烯,由乙烯直接聚合而成,由不同的合成工藝、催化體系合成的產品在分子量、分子量分布和分子鏈結構上均有差異,相應產品的性能也會有明顯的差別。
PE蠟通常為白色粉末,平均分子量一般在1500-5000,熔點在100-120度。它在PVC加工中有著優(yōu)異的外潤滑效果,可以有效改善PVC加工的流動性、產量、分散、表面光亮度和脫模性。由于其分子量大、熔點高,高溫穩(wěn)定性非常好,在高溫和高剪切條件下都顯示極強的外潤滑效果。
聚乙烯蠟產品可有效提高PVC動態(tài)熱穩(wěn)定性和加工過程的流動性, 增加PVC制品的擠出效率,提高制品的表面光澤度,并且有效減少PVC制品加工過程的析出現(xiàn)象。國內市場上的PE蠟大多分為幾種:
乙烯均聚合成PE蠟,該法生產的PE蠟外潤滑性能好,光澤度高,分子量分布窄,品質非常穩(wěn)定,代表產品如美國霍尼韋爾公司的A-C 系列;
低分子量聚乙烯裂解產物,俗稱裂解蠟,該裂解工藝簡單容易操作,但是產物的分子量分布隨生產工藝有一定的波動,品質相對較好,仍會有少部分的低熔點組分;
乙烯聚合過程中的副產品,俗稱副牌蠟,通過精制工藝,進行提純得到的PE蠟,該產品粘度低、熔點高,外潤滑性能優(yōu)異,價格低廉,但品質隨原料和工藝的變化有一定的波動,由于精煉工藝的特點,產品中難免會有較多的低熔點組分。
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