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常用的热稳定剂:选择正确的助力器保护聚合物

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:铅盐类热稳定剂铅盐类热稳定剂是目前用量最大的热稳定剂。主要品种有:①三碱式硫酸铅 俗称三盐,代号TLS,分子式为3PbO·PbSO4·H2O,是PVC最常用的稳定剂。外观为白色细结晶粉末,具有优良的热稳定性。它是目前效果最好的一类热稳定剂。缺点为耐光性差,使用时应配伍光稳定剂。目前使用的复合稳定剂的代表性品种有Ba-Cd、Ba-Zn、Ca-Zn等,其中Ca-Zn稳定剂已经被欧盟、美国、日本等国的卫生部门认为是无毒的,可用于食品包装和输血管。

常用的热稳定剂:选择正确的助力器保护聚合物

根据化学结构的不同,热稳定剂一般分为铅盐类热稳定剂、有机锡类热稳定剂、金属皂类热稳定剂、稀土类热稳定剂、有机锑类热稳定剂、有机类热稳定剂和复合热稳定剂。

(1)铅盐类热稳定剂

铅盐类热稳定剂是目前用量最大的热稳定剂。其优点为热稳定性优良,而且长期热稳定性好,电绝缘性和耐候性好而且价格低廉;缺点为分散性差,毒性大,不透明,有初期着色性,难以制成鲜明色彩的制品,缺乏润滑性,易与硫生成白色硫化铅,造成人造革面呈 “鱼鳞”状的斑点,有粉尘污染。主要品种有:

①三碱式硫酸铅 俗称三盐,代号TLS,分子式为3PbO·PbSO4·H2O,是PVC最常用的稳定剂。外观为白色细结晶粉末,具有优良的热稳定性。与二碱式亚磷酸铅或二碱式硬脂酸铅并用有协同效应,从而可改善制品的耐候性。由于该产品没有润滑性,故在配方中适当加入润滑剂。用量一般为0.5~5.0份。

②二碱式亚磷酸铅 俗称二盐,代号为DL,分子式为2PbO·PbHPO3·1/2H2O,在PVC中用量仅次于三碱式硫酸铅。二盐的外观为白色结晶状粉末,热稳定性稍低于三碱式硫酸铅,但有抗氧化和吸收紫外线的能力,具有突出的耐候性,耐候性优于三碱式硫酸铅,因此两者往往协同加入,二碱式亚磷酸铅的加入量一般为三碱式硫酸铅的1/2左右。

③二碱式硬脂酸铅 代号DLS,分子式为2PbO·Pb(C17H35COO)2,具有优良的润滑性、耐水性、电绝缘性。二碱式硬脂酸铅的热稳定效能不如三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅,常与其并用,可改善加工流动性,不喷霜。适合于PVC的硬质品和软质品,一般软质品用量0.5~1.0份。

(2)有机锡类热稳定剂

有机锡类热稳定剂主要是各种羧酸及硫醇盐的含锡衍生物,其优点为热稳定性、耐候性、初期着色性、低毒性、透明性优异;缺点为价格稍高(但加入量少,一般为0.5~2.0份),润滑性一般。它是目前效果最好的一类热稳定剂。常用的有机锡热稳定剂如下:

①二月桂酸二丁基锡 国产商品代号京锡102,结构式

无色或浅黄色液体,溶于所有工业用增塑剂,有优良的润滑性、透明性和耐候性,耐硫污染,对热合性和印刷性无不良影响,但有毒。

SS′-二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡 国产商品代号京锡8831,结构式为

浅黄色透明油状液体,无毒,不溶于水,持续热稳定性好,具有卓越的透明性和良好的抗湿性,加工时的润滑性和流动性也较好,但不能与铅镉等皂类并用,缺乏光稳定性,若户外使用,需添加光稳定剂。

(3)金属皂类热稳定剂

金属皂类热稳定剂一般是钙、镁、锌、钡、镉、铅、锶等的硬脂酸(C17H35COOH、H St)、月桂酸盐,其中以硬脂酸盐最为常用。其热稳定性不如铅盐,但具有润滑性,除Cd、Pb、Ba类外无毒,除Pb外都透明,无硫化污染,广泛用于无毒、透明的PVC软质制品中。热稳定性大小为:锌盐>镉盐>铅盐>钙盐>钡盐。常用的金属皂类热稳定剂有:

①硬脂酸镉 白色或粒状粉末,具有良好的热稳定性,无初期着色性,可制得无色透明的制品,有优良的光稳定性,制品的耐候性好。可单独使用,但一般与钡类、有机锡化合物、环氧化合物或亚磷酸酯并用,有显著的协同效应,可用于软制品。缺点是加工操作性不太好,加工温度低时,塑化不完全,温度过高又易焦化;且有受硫化物污染的问题,用量太大时易离析结垢,而且有毒。一般用量为0.1%~1.0%。

②硬脂酸锌 无毒且透明,润滑性能好,热稳定效果好,但易引起 “锌烧”,使制品急剧变黑。一般不单独使用,多与其他皂类并用,主要用于软制品。一般用量为0.1%~1.0%,对硫化物不污染。

③硬脂酸钡 具有优良的润滑性,长期耐热性好,但加工时会产生红色初期着色,还容易引起积垢,因此几乎不单独使用。与镉皂、锌皂或环氧化合物并用有良好的协同效应。一般用量为0.1%~2.0%。无硫污染,在耐硫化人造革中常与锌皂并用。

④硬脂酸钙 无毒,价格低廉易得,加工性能好,是优良的润滑剂。热稳定性一般,与锌皂和环氧化合物并用有协同效应,可提高热稳定性。主要缺点是有红色初期着色性,在100℃以上长时间加热时,会使PVC塑料变成微红色。(www.xing528.com)

⑤硬脂酸铅 热稳定性好,可兼做润滑剂。缺点为易析出,透明性差,有毒性和硫污染。常与钡、镉皂类并用。一般用量为0.5~2.0份。

(4)稀土类热稳定剂

稀土类热稳定剂主要是铈、镧、镨等轻稀土的氧化物、氢氧化物、有机弱酸盐(硬脂酸、脂肪酸、水杨酸等),其中以稀土氢氧化物的热稳定性最好。

稀土热稳定剂的特点有:对PVC的热稳定性优异,初期色相稳定尤佳,制品颜色鲜艳,美观,动态稳定性仅次于有机锡,超过了铅盐和复合铅类;制品的力学性能下降幅度小,表面光滑,色泽均匀;价格低,其价格在铅盐和有机锡之间;可促进PVC的凝胶化和塑化,降低熔体黏度,适当改善PVC的加工性能;可吸收230~320nm的紫外光,明显提高PVC制品的耐候性等。

单独的稀土稳定剂效果不十分突出,加入其他辅助稳定剂会起到协同作用,如有机磷酸酯、β-二酮化合物、多元醇类等。稀土稳定剂无润滑作用,应与润滑剂一起加入。稀土热稳定剂的用量比较少,一般为4~6份。

(5)有机锑类热稳定剂

有机锑类热稳定剂一般指三价硫醇锑和少量五价硫醇锑。在用量较低时与有机锡相似,用量高时热稳定性不如有机锡。具有优良的初期着色性,透明性好,无毒,加入量小,价格低等。缺点为耐光性差,使用时应配伍光稳定剂。

有机锑类热稳定剂可与亚磷酸酯、环氧化物、硬脂酸钙等有良好的协同作用,主要品种有三(十二烷基硫醇)锑和三(巯基乙酸异辛酯)锑。

(6)复合热稳定剂

复合热稳定剂是两种或两种以上的有机金属盐加上某些助剂组成的复合物,以及以有机锡为基础的复合物。它充分利用了各组分间的协同效应,具有高效、分散性好、低加入量、低成本、无粉尘污染、一次投料、易计量、无毒、低毒等优点。目前使用的复合稳定剂的代表性品种有Ba-Cd、Ba-Zn、Ca-Zn等,其中Ca-Zn稳定剂已经被欧盟、美国、日本等国的卫生部门认为是无毒的,可用于食品包装和输血管。

复合热稳定剂除含有一种或几种金属皂盐以外,还含有抗氧剂(阻止不饱和双键因氧化而断裂)、螯合剂(通常是亚磷酸三元酯,具有控制色泽、改善透明度的作用)和环氧化合物(如环氧化大豆油,能吸收氯化氢)等辅助稳定剂,除此之外还含有润滑剂、溶剂(矿物油、增塑剂等)。其物理形态有液态和固态两种,液态复合热稳定剂的润滑性较差,长期储存热稳定效果会变差。

(7)辅助热稳定剂

辅助垫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。主要品种有:

①亚磷酸酯类是一重要的辅助热稳定剂,与Ba-Cd、Ba-Zn复合稳定剂及Ca-Zn复合稳定剂等有协同作用,主要用于软质PVC透明配方中,用量为0.1~1.0份。

②环氧化合物类与金属皂类有协同作用,与有机锡类稀土稳定剂并用效果好,用量为2~5份,常用的品种为环氧大豆油、环氧脂。

③多元醇类 主要有季戊四醇、木糖醇、甘露醇等,可与Ca-Zn复合稳定剂并用。

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