PVC各類穩定劑的作用機理及用途

PVC各類穩定劑的作用機理及用途

鉛鹽穩定劑

鉛鹽穩定劑可分為3類：

(1)單純的鉛鹽穩定劑，多半是含有PbO的鹽基性鹽；

(2)具有潤滑作用的熱穩定劑，主要是脂肪酸的中性和鹽基性鹽；

(3)復合鉛鹽穩定劑，以及含有鉛鹽和其它穩定劑與組分的協同混合物的固體和液體復合穩定劑。

鉛鹽穩定劑的熱穩定作用較強，具有良好的介電性能，且價格低廉，與潤滑劑合理配比可使PVC樹脂加工溫度范圍變寬，加工及后加工的產品質量穩定，是目前常用的穩定劑。鉛鹽穩定劑主要用在硬制品中。鉛鹽類穩定劑具有熱穩定劑好、電性能優異，價廉等特點。但是鉛鹽有毒，不能用于接觸食品的制品, 也不能制得透明的制品, 而且易被硫化物污染生成黑色的硫化鉛。

金屬皂類穩定劑

硬脂酸皂類熱穩定劑一般是堿土金屬（鈣、鎘、鋅、鋇等）與硬脂酸、月桂酸等皂化制取。產品種類較多，各有其特點。一般來說潤滑性硬脂酸優于月桂酸，而與PVC相容性月桂酸優于硬脂酸。

金屬皂由于能吸收HCl，某些品種還能通過其金屬離子的催化作用以脂肪酸根取代活性部位的Cl原子，因此可以對PVC起到不同程度的熱穩定作用。PVC工業中極少是有單一的金屬皂化合物，而通常是幾種金屬皂的復合物。常見的是鈣鋅皂類穩定劑。根據Frye-horst機理，鈣/鋅復合穩定劑穩定機理可認為：首先鋅皂與PVC鏈上烯丙基氯反應，然后鈣皂、鋅皂與氯化氯反應生成不穩定的金屬氯化物。這時,作為中間媒介的輔助穩定劑再把氯原子轉移到鈣皂中去,使鋅皂再生,延遲了具有促進脫氯化氫作用的氯化鋅的生成。

鈣鋅類穩定劑可作為無毒穩定劑，用在食品包裝與醫療器械、藥品包裝，但其穩定性相對教低，鈣類穩定劑用量大時透明度差，易噴霜。鈣鋅類穩定劑一般多用多元醇和抗氧劑來提高其性能，近年來，國內環保要求越來越嚴，鈣鋅穩定劑正如火如荼廣泛興起。

有機錫穩定劑

有機錫中的烷基錫通常是甲基、正丁基、正辛基等三種。日本生產的大多是丁基錫類,歐洲辛基錫類更普遍一些,這是歐洲認可的標準無毒穩定劑,美國則甲基錫用的較為多一些。

常用的有機錫類穩定劑有三大類:

（1）脂肪族酸鹽類，主要是指二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二正辛基錫等；

（2）馬來酸鹽類,主要是指馬來酸二丁基錫、雙(馬來酸單丁酯) 二丁基錫、馬來酸二正辛基錫等；

（3）硫醇鹽類,其中雙(硫基羧酸) 酯是用量多。

有機錫類熱穩定劑性能較好，是用于PVC硬制品與透明制品的較好品種，尤其辛基錫幾乎成為無毒包裝制品不可缺少的穩定劑，但其價格較貴。

有機錫熱穩定劑（巰基錫）對PVC有很好的穩定效果。尤其是液態的有機錫穩定劑，相比較固體的熱穩定劑，液態的有機錫穩定劑能夠更好的與PVC樹脂混合。有機錫穩定劑（巰基錫）可以取代聚合物上的不穩定的Cl原子，使PVC樹脂具有長期穩定性和初期顏色保持性。并提出巰基錫的穩定機理：（1）S原子可以取代不穩定的Cl原子，因此抑制了共軛多烯烴的生成。（2）HCl作為PVC熱降解的產物，又可以加速共軛多烯烴的生成。而巰基錫可以吸收產生的HCl。

稀土穩定劑

稀土類熱穩定劑主要包括資源豐富的輕稀土鑭、鈰、釹的有機弱酸鹽和無機鹽。有機弱酸鹽的種類有硬脂酸稀土、脂肪酸稀土、水楊酸稀土、檸檬酸稀土、月桂酸稀土、辛酸稀土等。

稀土穩定劑的作用機理初步研究為:

(1)稀土鑭系元素的特殊電子結構(外層2個電子、次外層8個電子結構,有許多空軌道)所決定，其空軌道能級差很小，在外界熱力氧作用下或在極性基團作用下，外層或次外層電子被激化，可以與PVC鏈上不穩定的Cl配位，并且可以與PVC加工中分解出來的氯化氫形成配位絡合物，同時稀土元素與氯元素之間有較強的吸引力，可起到控制游離氯元素的作用，從而能阻止或延緩氯化氫的自動氧化連鎖反應，起到熱穩定作用。

(2)稀土多功能穩定劑可對PVC加工中的氧和PVC本身含有的離子型雜質進行物理吸附，并進入稀土多功能穩定劑的晶格穴中，避免了它們對母體C—Cl鍵的沖擊振動。因此，通過稀土多功能穩定劑的作用，可以提高PVC脫HCl的活化能,從而延緩PVC塑料的熱降解。

(3)稀土化合物中合適的陰離子基團能起置換PVC大分子上的烯丙基氯原子的作用，消除這個降解弱點，也能達到穩定的目的。稀土穩定劑國內研究的比較多。

總體來說，稀土熱穩定劑的穩定效果優于金屬皂類穩定劑，具有較好的長期熱穩定，并與其他種類穩定劑之間有廣泛的協同效應，具有良好的耐受性，不受硫的污染，儲存穩定，無毒環保的優點。此外，稀土元素與CaCO3具有獨特的偶聯作用，同時促進PVC塑化效果,因而可以增加CaCO3的用量,減少加工助劑ACR的使用，有效地降低成本。稀土對聚氯乙烯的穩定作用的特點在于其獨特的協同作用。稀土與某些金屬、配位體和助穩定劑適當配合,能極大的提高穩定作用。