热稳定剂的品种、性能及应用

热稳定剂可分为主热稳定剂（如碱式铅盐、金属皂和有机锡等）和辅助热稳定剂（如亚磷酸酯、环氧化合物等）。加之目前各种复合型与新型热稳定剂不断问世，因此热稳定剂的品种繁多。按化学结构来分，PVC常用的热稳定剂主要有以下几类。

1.铅类稳定剂

铅类稳定剂是PVC最常用的热稳定剂，也是十分有效的热稳定剂，其用量可占PVC热稳定剂的70%以上。它是带有未成盐的氧化铅（PbO）的无机酸或有机酸的铅盐。PbO本身具有很强的吸收氯化氢的能力，可作为主热稳定剂。由于PbO呈黄色，故一般不用PbO而用呈白色的碱式铅盐作热稳定剂。碱式铅盐类热稳定剂的主要作用是捕获PVC分解出的HCl，从而抑制HCl对分解反应所起的催化作用。

此类热稳定剂的主要优点：长期热稳定性好，电气绝缘性好，具有白色颜料的性能，覆盖力大，因此耐候性好，可作为发泡剂的活化剂，价格低廉。但其缺点也较明显：所得制品透明性差，毒性大，分散性差，易发生硫化污染。由于分散性差，密度大，所以其用量亦较大，常达2～7质量份。

常用的铅盐类稳定剂主要品种、性能和应用见表2-7。

表2-7 铅盐类稳定剂的主要品种、性能和应用

（续）

2.金属皂类稳定剂

为用量仅次于铅盐的第二大类主稳定剂，其热稳定性虽不如铅盐类，但兼具润滑性。金属皂类可以是脂肪酸（月桂酸、硬脂酸、环烷酸等）的金属（铅、钡、镉、锌、钙等）盐，其中以硬脂酸盐最为常用，其活泼性大小顺序为Zn盐>Cd盐>Pb盐>Ca盐>Ba盐。金属皂类一般不单独使用，常为金属皂类之间或与铅盐及有机锡等并用。除Cd、Pb外都无毒，除Pb、Ca外都透明，无硫化污染，因而广泛用于软质PVC中，如无毒类、透明类制品等。常用的金属皂类稳定剂的主要品种、性能和应用见表2-8。

表2-8 金属皂类稳定剂的主要品种、性能和应用

3.有机锡类稳定剂

有机锡类稳定剂主要用于食品包装膜和其他透明PVC制品中。有机锡通过配位反应可置换PVC分子中不稳定的烯丙基氯原子，引入稳定的酯基，消除PVC中热降解的引发源，使PVC稳定化。其突出优点为热稳定性好，透明性好，大多数无毒。缺点为价格高，无润滑性。这类稳定剂大部分为液体，只有少数为固体。可以单独使用，也常与金属皂类并用。添加量一般为1～4质量份。有机锡类热稳定剂主要包括含硫有机锡和有机锡羧酸盐两类。

（1）含硫有机锡类 含硫有机锡主要为硫醇有机锡和有机锡硫化物。这类稳定剂具有突出的耐热性和良好的透明性，没有初期着色性，特别适用于硬质透明制品，还能改善由于使用抗静电剂所造成的耐热性降低的缺点，起霜现象较小。但价格昂贵，耐候性比其他有机锡差，且不能和含铅、镉的热稳定剂并用。其主要品种、性能和应用见表2-9。

表2-9 含硫有机锡类稳定剂的主要品种、性能和应用

（2）有机锡羧酸盐 这种稳定剂的稳定性不如含硫有机锡，但无硫污染，主要包括脂肪酸锡盐和马来酸锡盐。主要品种、性能和应用见表2-10。

表2-10 有机锡羧酸盐稳定剂的主要品种、性能和应用

(www.xing528.com)

4.有机锑热稳定剂

锑稳定剂具有优秀的初期着色性、色调保持性，尤其是在低用量时，热稳定性优于有机锡类，特别适于用双螺杆挤出机的PVC配方使用。但润滑性、耐光性较差。有机锑类主要包括硫醇锑盐类、巯基乙酸酯硫醇锑类、巯基羧酸酯锑类及羧酸酯锑类等。国内的锑稳定剂主要以三巯基乙酸异辛酯锑（ST）和以ST为主要成分的复合稳定剂STH—Ⅰ和STH—Ⅱ两种为主。五硫醇锑为透明液体，可用作透明片、薄膜、板材、中空制品、透明粒料的热稳定剂。STH—Ⅰ可以代替京锡C—102，可抑制PVC的初期着色，热稳定性好，制品透明，颜色鲜艳；STH—Ⅱ无毒，主要用于PVC水管等。

5.稀土类热稳定剂

稀土类热稳定剂是由我国开发的一种新型热稳定剂。其作用机理为捕捉HCl和置换烯丙基氯原子。稀土热稳定剂可以是稀土的氧化物、氢氧化物及稀土的有机弱酸盐（如硬脂酸稀土、脂肪酸稀土、水杨酸稀土、柠檬酸稀土、酒石酸稀土及苹果酸稀土等）。其中以稀土氢氧化物热稳定效果最好，稀土有机酸中水杨酸稀土要好于硬脂酸稀土。

稀土热稳定剂的热稳定性与京锡8831相当，好于铅盐与金属皂类，是铅盐的3倍，是Ba-Zn复合稳定剂的4倍；它无毒，透明，价廉，可以部分代替有机锡类热稳定剂而广泛应用，用量为3质量份左右。但要注意，有的稀土中含放射性元素，有的含有大量重金属，应尽量避免使用这类物质。稀土热稳定剂无润滑作用，应与润滑剂配合使用。

6.辅助热稳定剂

辅助热稳定剂本身不具有热稳定作用，只有与主稳定剂一起并用，才会产生热稳定效果，并促进主稳定剂的稳定效果。辅助热稳定剂一般不含金属，因此也称为非金属热稳定剂。辅助热稳定剂的主要品种如下：

（1）亚磷酸酯类 亚磷酸酯是重要的辅助热稳定剂，与金属皂类稳定剂配合使用时，能提高制品的耐热性、着色性、透明性、耐压折性、耐候性，如亚磷酸三苯酯（TPP）、亚磷酸-苯二异辛酯（PDOP）、亚磷酸二苯异辛酯（DPOP）、磷酸三壬基苯酯（TNPP）等，与主抗氧剂酚类配合，能发挥协同作用。

亚磷酸酯广泛用于液体复合稳定剂中（一般添加质量分数为10%～30%）；用于农业薄膜、人造革等软质PVC制品中，用量为0.3～1质量份；在硬质PVC制品中主要用于瓦楞板，用量为0.3～0.5质量份。

（2）环氧化合物类 用作辅助热稳定剂的环氧化合物有增塑剂型和树脂型两大类。增塑剂型主要有环氧大豆油、环氧硬脂酸酯、环氧四氢邻苯二甲酸酯和缩水甘油醚等。树脂型主要是环氧氯丙烷双酚A型环氧树脂与高环氧值低粘度的液状酚醛环氧树脂。

环氧化合物单独作为稳定剂使用时，其应用性能较差，但与其他热稳定剂（如金属皂、铅盐、有机锡类）配合使用时，则有良好的协同效果。特别是与镉-钡-锌复合稳定剂并用时效果尤为突出，用量为2～5质量份，常用的品种为环氧大豆油。

（3）多元醇 与环氧化合物相似，多元醇（如季戊四醇、木糖醇、甘露醇等）也是很早就用作辅助热稳定剂。它与金属皂或有机锡化合物配合使用，对提高PVC的热稳定性具有一定的作用。

（4）β-二酮化合物 β-二酮化合物能与金属皂和有机锡稳定剂并用，提高配合体系的热稳定性，尤其是具有良好的抑制初期着色的能力。在与金属皂并用时，β-二酮化合物的作用机理是在金属盐的催化作用下，迅速置换PVC分子链中的β-氯原子，提高其热稳定性。

7.复合热稳定剂

所谓复合热稳定剂是指有机金属盐类、亚磷酸酯、多元醇、抗氧剂和溶剂等多组分的混合物，一般呈液状，其中金属皂类稳定剂是其主体成分。

（1）复合铅盐稳定剂 复合铅盐稳定剂包容了加工所需要的热稳定剂组分和润滑剂组分，被称为全包装热稳定剂，其热稳定性、润滑性、光稳定性均优，有助于改善加工性能和制品外观。复合铅盐稳定剂的一个重要指标是铅的含量，目前所生产的复合铅盐稳定剂铅含量一般为20%～60%；主要用于PVC管材、异型材、板材、电缆料等。在PVC塑料门窗型材生产中的用量为3.5～6质量份。

（2）固体钙锌复合稳定剂 热稳定性较好，无毒，润滑性好。用于PVC无毒、透明制品，如PVC薄膜、片材、管材，型材、中空制品、电线电缆绝缘料，允许与食品接触，可包装药品、食品。

（3）液体钙锌复合稳定剂 热、光稳定性和透明性好，无毒，但初期着色性和热稳定效能稍差，可采用环氧化合物、β-二酮并用改善。用于无毒、透明PVC制品，如PVC管材、片材、中空容器、运输带，用于无毒可接触食品、药品的制品。

（4）稀土复合稳定剂 经复配后，热稳定性、耐候性、耐光性均优，热稳定效率高，低毒，透明。用于PVC管材、异型材、板材、电缆料、鞋料、层压板等。