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PVC稳定剂​热稳定剂的作用

发布于 2018年02月08日

[摘要]PVC稳定剂生产厂家​高分子化合物在热、光、氧的作用下,诸如在加工过程中及制品储存,使用过程,不会使其结构发生变化。断链或交联、性能变劣。

   高分子化合物在热、光、氧的作用下,诸如在加工过程中及制品储存,使用过程,不会使其结构发生变化。断链或交联、性能变劣。因此需要在加工过程中加入适当的物质,使其高分子化合物的结构不致被破坏或延长其破环,达到稳定其制品的质量。这种被加入的物质通称为稳定剂。

PVC加工改性剂

   稳定剂根据其对热、光、氧的作用分为热稳定剂、光稳定剂和抗氧剂。其中热稳定剂是pvc最重要的添加剂。

   (1)PVC的稳定性研究 对各种条件下PVC树脂热稳定性研究表明:

   1)随着温度上升,PVC树脂脱HCl速率(表征热稳定性)大大加速;

   2)氧加速PVC树脂脱HCl速率。气氛对脱HCl速率的影响为:氧气中>空气中>氮气中。

   3)光加速了PVC树脂脱HCl速率。见光条件下(光热)脱HCl速率大于避光条件下(热)脱HC1的速率,且随光强的增加而加速。

   4)光的波长不同,脱HCl速率不同,顺序为:紫外光>白光>红外光。氧加速了PVC的光降解。

   5)PVC材脂型号增大(即相对分子质量下降),脱HCl速率变大。

   6)悬浮法树脂的脱HCL速率小于乳液法树脂。悬浮法PVC皮膜的脱HCl速率大于其芯层的脱HC1速率。

   7) PVC树脂的杂质,如Fe+、 Cu+等金属离子以及残留的引发剂都会加速脱HCl速率。

   8)脱出的 HCl会加速PVC树脂脱HCl速率(自催化现象)。

   人们从两方面探索PVC热不稳定的原因,一是用模型化合物进行测定,一是在侧定PVC化学结构和分子结构的基础上,简明PVC的结构缺陷与热稳定性的关系。

   通过实验表明:PVC不稳定性顺序大致为:链端烯丙基氯原子>链内烯丙基氯原子>含氧结构>叔碳氯原子>叔碳氢原子>头一头结构>端基双键>正常结构。

   对PVC结构与热稳定性的关系系统研究表明:

   1)避光条件(热)下,PVC脱HC1速率主要取决于其不稳定氯原子,特别是链内烯丙基氯原子;

   2)见光条件(光热)下,PVC的脱HCl速率主要取决于分子中的双键,尤其是端基双键。

   (2)热稳定剂 PVC的加工沮度与分解温度相当接近,在加工过程中分解严重。试脸表明:PVC在加工温度下分解极其严重。并发生变色。试验还表明:在氧气存在下,PVC受热分解,先降解。相对分子质量下降,随后发生交联。因此,PVC塑料生产时,必须使用热稳定剂。

   热稳定剂的作用为:

   1)中和HCl 有机酸的金属皂类、某些无机酸的碱式盐类、环氧化合物、胺类、金属醇盐和酚类及金属硫醇盐等都能迅速地与PVC分解放出的HCl反应,生成无害的化合物,起稳定作用。显然,这类稳定剂仅通过接受和中和HCl起抑制作用,并不能预防PVC的分解。

   2)取代不稳定氯舰原子 不稳定氯原子在PVC降解过程中扮演重要角色。因此,最有效的稳定剂应该在PVC发生分解前,与PVC分子中的薄弱环节—不稳定氯原子发生取代反应,以对热更为稳定的基团置换易引起降解的不稳定氯原子。重金属羟酸盐和硫醇盐可以担当这种角色。然而,进一步的研究表明,这些盐类也与HCl起反应,从而减少了起取代反应的有效量;而且,形成的重金属氯化物将促进PVC的降解。故利用重金属羟酸盐和碱金属或碱土金属羟酸盐、环氧化合物的协同作用,提高稳定效能。

   3)与不饱和部位反应     利用某种稳定基团与PVC链上的不饱和双键起加成反应,从而抑制脱HC1,并因使共轭多烯的双健打开而起消色作用,这是又一种有效的稳定作用。例如金属硫醇盐与HCf反应生成硫醇,而硫醇可与双键发生加成反应,在PVC链上形成稳定的硫醚键。

   4)饨化杂质    亚磷酸三元酯等一类稳定剂有中和或钝化某些树脂杂质、痕量金属污染物、引发剂残余物等的作用,使PVC树脂热稳定性提高。

单一稳定剂往往不如满足多种要求,多种稳定剂复合是经常采用的手段,最理想的复合效果是产生协同效应。

   (3)光稳定剂     

   光,尤其是波长290~400nm的紫外光会引起PVC树脂严重降解,实验表明270~280nm, 300~320nm, 355~385nm的紫外光都是PVC的敏感区域。有氧存在时,光降解更显著。为防止或减弱PVC制品长期暴露在日光下,吸收紫外光能量。引起的自动级化降解,使制品外观和物理力学性能变坏,必须使用光稳定剂。从作用机理来区分,常用的光稳定剂为:

   1)光屏蔽剂 如炭黑、氧化锌和一些无机颜料,可吸收和反射紫外光。

   2)紫蒙外线吸收剂 可强烈地选择性吸收高能量的萦外光,通过能量转换,以热能形式或无害的低能辐射释放或消耗能量。常用的有二笨甲酮类(UV-9, UV-24, UV-342, UV-531, UV-356),取代丙烯酸酯类、水杨酸酯类等。此类使用最普通。

   3)猝灭剂     可迅速而有效地将激发态的分子“碎灭”,使其回到基态,保护PVC免受紫外光破坏作用。常见的为镍的有机络合物。

4)自由基捕获剂     能捕获自由基、分解过氧化物、传递激发态能量。通常为受阻胺类衍生物。

为达到良好的效果,往往也采用多种成分的组合。

   (4)抗氧剂 

   在PVC的干燥、贮存、使用过程中、受氧的作用会形成过过氧化物和羰基化物,它们将对PVC的热降解和光降解起强烈的加速作用。加入抗氧剂,可抑制或延缓PVC的氧化降解。常见的抗氧剂分为:

   1)链终止型抗氧剂(主抗氧剂) 可与自由基反应,中断自动氧化的链增长。一般为受阻酚类和仲芳胺类,如双酚A、264、1010、1076、2246等。

   2)预防型抗氧剂(辅助抗氧剂)可抑制或减缓引发过程中自由基的生成,PVC中常用有机亚磷酸酯类。 

稳定剂的种类

   用以稳定硬、软聚氯乙烯薄膜的稳定剂,其用量一般为聚氯乙烯量的0.5%~3%。由于用量较小,如使用得当,则稳定剂对薄膜的使用性能(主要是物理性能)的影响不大。但稳定剂会影响光稳定性,有时还会影响颜色、琉水性能、透明薄膜的透明性和硬质薄膜的软化点。对硬质包装薄膜是否产生生理影响亦值得注意。