PVC熱穩定劑

PVC熱穩定劑主要用於PVC和其他含氯的聚合物。人們發現PVC塑膠只有在160℃以上才能加工成型，而它在120~130℃時就開始熱分解，釋放出HCl氣體，如果不抑制HCl的產生，分解又會進一步加劇，這一問題曾是困擾PVC塑膠的開發與套用的主要難題。

經研究發現如果PVC塑膠中含有少量的如鉛鹽、金屬皂、酚、芳胺等雜質時，既不影響其加工與套用，又能在一定程度上起到延緩其熱分解的作用。上述難題得以解決，從而促使了熱穩定劑研究領域的建立與不斷發展。

基本介紹

• 中文名：PVC熱穩定劑
• 加工溫度：160℃以上
• 廣義定義：能夠改善聚合物熱穩定性的添加劑
• 分類：鉛鹽複合穩定劑等
• 特性：相容性，透明性等

定義

廣義上來說，凡是能夠改善聚合物熱穩定性的添加劑都稱為熱穩定劑。由於聚氯乙烯的熱穩定性差，因此世界上絕大多數PVC穩定劑都是用於聚氯乙烯的。所以，通常說的PVC穩定劑就是指聚氯乙烯及其共聚物的熱穩定劑。

分類

一般按照熱穩定劑的化學組分來進行分類，可以為鹼式鉛鹽，金屬皂，有機錫，環氧化合物，亞磷酸酯，多元醇等。若按作用大小可將PVC穩定劑分為主穩定劑和輔助穩定劑。輔助穩定劑本身只有很小的穩定作用或沒有熱穩定效果，但它和主穩定劑並用具有協同效應；主穩定劑一般是含有金屬的熱穩定劑。而環氧化合物，亞磷酸酯，多元醇等純有機化合物一般是作為輔助穩定劑使用。

因為要達到聚氯乙烯的良好穩定性常常需要同時使用多種pvc熱穩定劑，所以，有些商品PVC穩定劑是由多種成分復配，成為複合穩定劑，如鋇鎘穩定劑，鋇鋅穩定劑等，這些複合穩定劑通常已經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。複合穩定劑品種很多，有粉狀，膏狀，液體，三種形式。

故熱穩定劑有以下幾種分類：

1、鉛鹽複合穩定劑

2、OBS有機基穩定劑

3、有機錫類穩定劑

4、液體複合穩定劑

5、鈣鋅複合穩定劑

6、鋇鋅複合穩定劑

7、鉀鋅複合穩定劑

作用原理

(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)消除不穩定的氯原子置換或消除不穩定的氯原子。

(3)防止自動氧化聚氯乙烯在熱氧及剪下力作用下，極易被O2氧化發生降解。

(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

相容性

人們總是希望PVC穩定劑在配合物種容易分散，做成製品後長期使用而不析出。但是，當穩定劑的相容性不良時，會從製品內部向外部表面移動，最後留在制品表面上。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穩定劑和製品的透明性

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穩定劑，主要在硬質透明製品中；金屬皂有透明性，多用在半透明製品中；無機鉛鹽不透明，只能用在不透明製品中。

2.白化現象

透明塑膠製品如果經水浸漬，或經戶外暴曬，或經彎曲，拉伸等情況，會產生白化現象失去透明性。水浸白化，是指透明塑膠板在水中浸漬一定時間而出現白濁不透明現象；暴曬白化是指塑膠硬板放置在空氣中，由於大氣中的水分，二氧化碳，二氧化硫和光的作用而呈現的現象；應力白化是指塑膠製品在受機械外力作用時，摺痕出出現白化現象。

3.魚眼氣泡

把透明或半透明塑膠薄片，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”。“氣泡”是PVC穩定劑中的揮發成分或者加工性的不平衡造成的

不穩定性

（1）原因

PVC是由氯乙烯單體經自由基引發聚合而成的。在反應中，分子鏈在增長過程中，會發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：

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，其穩定性是比較好的。

原分子結構

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，仍存在不穩定的因素。

造成PVC不穩定結構被認為在氯乙烯的自由基引發聚合中，分子上可能包含下述結構

上述結構中，一端含有仲、叔氯，一端有β不穩定基團，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後氧化而成。

分子結構分解後

（2）解決辦法

由於PVC的熱穩定性不好，所以必須加入相應的穩定劑，修補PVC鏈的缺陷，同時及時吸收PVC脫氯產生的HCL。同時由於PVC粘度大、剪下大的加工特點，加入穩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。由於其分子量大、熔點高，高溫穩定性非常好，在高溫和高剪下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動態熱穩定性和加工過程的流動性， 增加PVC製品的擠出效率，提高製品的表面光澤度，並且有效減少PVC製品加工過程的析出現象。

國內市場上的PE蠟大多分為幾種:

1. 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，品質非常穩定，代表產品如美國霍尼韋爾公司的A-C 系列；
   
2. 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；
   
3. 乙烯聚合過程中的副產品，俗稱副牌蠟，通過精製工藝，進行提純得到的PE蠟，該產品粘度低、熔點高，外潤滑性能優異，價格低廉，但品質隨原料和工藝的變化有一定的波動，由於精煉工藝的特點，產品中難免會有較多的低熔點組分。
   

發展趨勢

PVC穩定劑的發展給我們生活帶來諸多方便，每種助劑的研發都會衍生出影響我們生活的PVC製品，PVC材料就是聚氯乙烯，在生活中隨處都可以看到的，製作防腐管道、管件、輸油管、離心泵和鼓風機等。聚氯乙烯的硬板廣泛套用於化學工業上製作各種貯槽的襯裡，建築物的瓦楞板，門窗結構，牆壁裝飾物等建築用材。由於電氣絕緣性能優良，可在電氣、電子工業中，用於製造插頭、插座、開關和電纜。在日常生活中，聚氯乙烯用於製造涼鞋、雨衣、玩具和人造革等。這些PVC製品影響著我們生活的方方面面。

PVC製品的需求量增加帶動這著PVC穩定劑這個行業的發展。PVC製品影響著我們的生活那么PVC穩定劑發展也越來越靠近生活影響生活。工業的發展PVC穩定劑這個行業也在迅猛的發展.助劑的發展趨勢也向無毒性，多功能化.復配性. 分子量化，復配型助劑和集裝化技術進展迅速等特性.

PVC穩定劑開發研究趨向於無毒性助劑開發研究趨向於無毒性無污染方面發展Cd、Pb類穩定劑的替代品開發研究十分活躍，Ba-Zn、Ca-Zn等複合金屬熱穩定劑和有機錫、有機銻類穩定劑品種開發快，消費量大；維生素E作為聚烯烴“綠色”抗氧劑已付諸實用，有望成為未來BHT的替代品。

助劑多功能化趨勢

多功能化助劑品種開發取得了很大的進展，抗靜電增塑劑、阻燃增塑劑、多功能穩定劑都有產品問世。

PVC穩定劑復配型助劑和集裝化趨勢

根據各種助劑之間協同作用的原理，將助劑復配成集裝於一體有助於方便塑膠加工和滿是自動化操作。復配型產品多出現在受阻酚主抗氧劑和亞磷酸醋輔助抗氧劑應月體系，而集麥化助劑主要用於聚氯乙烯加工領域。

PVC穩定劑高分子量化趨勢

穩定化助劑、增塑劑、阻燃劑等品種開發進展反映了這一趨勢。在穩定化助劑方面，高150分子量受阻胺光穩定劑同時顯示了抗熱氧化效果，高分子量增塑劑具有耐抽出性；高分子量阻燃劑的耐熱性和與樹脂的相容性得到了提高。

PVC穩定劑未來肯定是朝著綠色健康環保多元化發展.融入我們的生活.

參考配方

鈣鋅穩定劑參考配方

成分	質量百分比	成分說明
硬脂酸鋅	20~25%
硬脂酸鈣	20~25%
水滑石	15~20%
石蠟	3~8%
聚乙烯蠟	5~10%
碳酸鈣	25~30%
二苯甲醯甲烷	0~1%
雙季戊四醇	3~8%