周維紅

江蘇省南通市達(dá)欣工程股份有限公司 226671

熱穩(wěn)定劑對PVC塑料異型材變色因素的影響

周維紅

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穩(wěn)定劑是能防止或抑制PVC樹脂在成型和使用過程中由于光、熱、氧和機(jī)械作用而引起的分解的物質(zhì)。本文通過熱穩(wěn)定劑的作用機(jī)理、主要性能等的論述，指出了常用熱穩(wěn)定劑對PVC塑料異型材變色的影響，最后指出了發(fā)展綠色環(huán)境保型穩(wěn)定劑應(yīng)注意的一些事項(xiàng)。

PVC異型材 熱穩(wěn)定劑 鉛鹽 變色

1 前言

由PVC材料老化機(jī)理得知。PVC異型材的老化過程主要是在光、熱、氧綜合作用下，使高分子鏈發(fā)生交聯(lián)、斷裂以致變色、強(qiáng)度下降的過程。研究和實(shí)踐表明，PVC異型材性能的老化，與穩(wěn)定體系的選用及用量有關(guān)。因此，配方中需采用高效率的穩(wěn)定體系，防止在高溫加工過程中變色，并可保持最終產(chǎn)品在使用期內(nèi)的外觀及物理性能?？傊畱?yīng)能防止PVC發(fā)生任何程度的降解，這是提高PVC異型材耐候性的最主要措施之一。

2 穩(wěn)定劑的作用及分類

PVC樹脂是一種微粒球狀的顆粒彈性體。穩(wěn)定劑是在樹脂和穩(wěn)定劑表面進(jìn)行，它們之間接觸面積的大小成為穩(wěn)定劑發(fā)揮作用的關(guān)鍵。穩(wěn)定劑越細(xì)，越能均勻而充分地分散于樹脂和孔隙之間，增加樹脂與穩(wěn)定劑的接觸面積，發(fā)揮較強(qiáng)的穩(wěn)定作用。

PVC穩(wěn)定劑有熱穩(wěn)定劑，光穩(wěn)定劑和抗氧穩(wěn)定劑三大類。熱穩(wěn)定劑的主要作用是阻止或抑制PVC樹脂成型加工中受熱分解和延長制品使用壽命。光穩(wěn)定劑是能夠抑制和減弱PVC樹脂及其它助劑光降解的物質(zhì)?？寡鮿┲饕悄軌蜓泳徱种芇VC及其它助劑氧化降解的物質(zhì)。在三類穩(wěn)定劑中，熱穩(wěn)定劑是最主要的。

3 熱穩(wěn)定劑的作用機(jī)理

與脫出的HCI反應(yīng)，吸收HCI，抑制自動催化。

置換PVC分子中不穩(wěn)定的烯丙基氯原子或叔碳位氯原子，抑制脫HCI。

與PVC分子中雙烯發(fā)生加成反應(yīng)，破壞共軛結(jié)構(gòu)，消除雙鍵使之變短變小。

捕捉自由基，阻止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，阻止自動氧化，破壞正碳離子鹽。

4 熱穩(wěn)定劑的主要性能

熱穩(wěn)定性能高，兼具光穩(wěn)定性。與PVC樹脂相溶性好，在原料混合與加工過程中易均勻分散。

耐揮發(fā)性、耐抽出性、耐遷移性。用于壓延制品擠出成型時(shí)，不粘輥、不結(jié)垢。

與其它助劑并用，既不降低其熱穩(wěn)定性，也不降低其它助劑的性能。不降低制品二次加工性能（印刷、焊接、粘接性）。無臭、無毒、不污染環(huán)境。

5 常用熱穩(wěn)定劑的種類及作用

在PVC異型材配方中選用穩(wěn)定劑時(shí)，除了要求承擔(dān)熱穩(wěn)定性外，還要兼具耐候性及可加工性。因?yàn)镻VC老化過程中放出的HCI，不僅能加速進(jìn)一步產(chǎn)生新的HCI分子，而且有加速老化降解的促進(jìn)作用，所以必須有高效的穩(wěn)定劑能盡快吸收掉HCI，同時(shí)具有使形成的高活性聚烯結(jié)構(gòu)失活的效能。最常用的熱穩(wěn)定體系有以下幾類。

5.1 鉛鹽穩(wěn)定劑

鉛鹽穩(wěn)定劑有單體和復(fù)合兩大類，目前在我國基本上采用鉛鹽穩(wěn)定劑作主穩(wěn)定劑，主要有以下優(yōu)缺點(diǎn)。

5.1.1 鉛鹽穩(wěn)定劑的優(yōu)點(diǎn)。

（1）卓越的熱穩(wěn)定性，具有絡(luò)合能力，可以取代不穩(wěn)定氯原子，金屬含量高，吸收HCI能力強(qiáng)。優(yōu)良的電絕緣性。價(jià)格低廉。

（2）一些品種耐光性優(yōu)良，一些品種有良好的潤滑性。如二堿式亞磷酸鉛，穩(wěn)定性好，有抗氧化和屏蔽紫外線的作用，能賦予型材良好的光穩(wěn)定性和室外熱氧穩(wěn)定性及表面光潔性，與TiO2并用可減少紫外線吸收劑和抗氧劑用量，是目前我國PVC型材中應(yīng)用量最廣泛的穩(wěn)定體系。

（3）良好的加工性適合各種加工工藝，并有白色顏料作用。

5.1.2 鉛鹽穩(wěn)定劑的缺點(diǎn)

（1）使用中粉塵大，計(jì)量次數(shù)多，易發(fā)生計(jì)量誤差，對型材質(zhì)量影響大，有污染，粉塵吸入對人體有毒性。使用群青變色概率大。

（2）單體鉛鹽會與型材中的PVC樹脂分解產(chǎn)生的HCI生成PbC12，會使金屬離子有不斷析出現(xiàn)象，當(dāng)遷移到型材表面，在硫污染較重地區(qū)，易發(fā)生硫化污染，導(dǎo)致型材變色。因此鉛鹽配方中應(yīng)加入鉛鹽配方中應(yīng)加入鉛鎘離子包覆劑、螯合劑等，其作用是與型材生成的氯化物等雜質(zhì)形成絡(luò)合物，防止相容性較差的金屬氯化物析出，防止硫化污染變色。

（3）單體鉛鹽的用量十分重要，一般應(yīng)高于4.5份，過少不能抑制PVC樹脂分解，過多不利于樹脂塑化，降低熔體表面光澤，促進(jìn)氧化變色。

5.1.3 復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑

（1）復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑以鉛鹽為主，如“三堿式、二堿式”，輔以硬脂酸鹽、如鉛、鋅、鈣等。優(yōu)異的鉛鹽復(fù)合穩(wěn)定劑是由穩(wěn)定體系，潤滑體系，抗氧體系、螯合體系，經(jīng)過特殊的表面處理和聚合工藝形成的均相的有機(jī)統(tǒng)一。具有無塵稱量、方便、降低勞動強(qiáng)度、改善配料環(huán)境，提高生效效率和產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。

（2）復(fù)合穩(wěn)定劑成份復(fù)雜，各助劑廠并不統(tǒng)一。復(fù)合劑廠不會把真實(shí)的原料配方告訴型材廠，型材廠家也就很難準(zhǔn)確知曉其構(gòu)成和添加量。而且很多的助劑廠家是家庭作坊式生產(chǎn)，產(chǎn)能較小、工藝落后、技術(shù)水平低、質(zhì)量不穩(wěn)定。

（3）整個復(fù)合穩(wěn)定劑系統(tǒng)，其生產(chǎn)工藝、原料配比是一個簡單的機(jī)械混合，不是化學(xué)合成。多數(shù)型材廠也缺乏必備的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)設(shè)備和檢驗(yàn)方法。一旦復(fù)合穩(wěn)定劑發(fā)生質(zhì)量波動，很難查找原因，也無法調(diào)節(jié)其它助劑用量。這一點(diǎn)不如單體鉛鹽配方那樣有數(shù)和方便。

5.2 金屬皂類熱穩(wěn)定劑

5.2.1 金屬皂可與PVC分子鏈上不穩(wěn)定氯原子反應(yīng)，抑制脫氯化氫。金屬皂還可與HCI反應(yīng)，抑制PVC的催化降解。常用金屬皂類熱穩(wěn)定劑多為鉛鎘鋇鈣鋅的脂肪酸鹽。金屬皂類熱穩(wěn)定劑不宜單獨(dú)使用，復(fù)合并用能取得良好的協(xié)同效應(yīng)。

5.2.2 人工耐老化實(shí)驗(yàn)表明

（1）兩塊純Pb穩(wěn)定時(shí)型材試驗(yàn)期間，色澤穩(wěn)定性相當(dāng)好，但光澤在很早就顯著下降，從而很快使表面粗糙灰化。

（2）用Ba/Ca則相反，光澤沒有變化，顏色穩(wěn)定性差。

（3）用Ba/Cd/Pb作為穩(wěn)定劑加上中等用量的TiO2生產(chǎn)的型材，其顏色牢度和光澤持久性得到相應(yīng)提高，能適應(yīng)氣候條件惡劣的影響。

（4）在復(fù)合體系中鎘是有刷毒的已禁止使用，為此Ba/Cd/Pb的復(fù)合體系已不存在，金屬皂類只能在鉛鹽的主導(dǎo)下發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)。另外金屬皂類還有滑潤作用。

5.3 有機(jī)錫類熱穩(wěn)定劑

5.3.1 有機(jī)錫穩(wěn)定劑是含有碳錫鍵（C-Sn）的烷基化錫的衍生物，這些化合物還可以分為含硫和不含硫類，兩類都能與PVC相溶，使硬PVC具有極好的透明度。

5.3.2 有機(jī)錫硫醇鹽具有極好的高溫色度穩(wěn)定性及長期的動態(tài)穩(wěn)定性，能有效地抑制PVC材料本身發(fā)生的變色。與鉛鹽穩(wěn)定劑相比可產(chǎn)生較低的溶體粘度，這使有機(jī)錫成為用于硬PVC最有效的熱穩(wěn)定劑。

5.3.3 有機(jī)錫不會產(chǎn)生結(jié)垢，使得生產(chǎn)過程只需很短的停車時(shí)間進(jìn)行設(shè)備清洗。它的缺點(diǎn)是有討厭的氣味，不良的光穩(wěn)定性，及在金屬存在下的交叉著色，需填加較多的TIO2致使成本上升。含硫的有機(jī)錫化合物的鉛類、隔類化合物會產(chǎn)生硫化污染，兩者不能接觸并用，有機(jī)錫還沒有潤滑作用。

6 結(jié)論

穩(wěn)定劑最主要的功能就是保證型材長期不變色，并保持明亮的光澤度。這個功能不能保持，整個配方體系就要全盤否定，重新設(shè)計(jì)組合，不管它的加工性能多么好，成本多么低。用戶在20年后發(fā)現(xiàn)型材變色已沒有多少怨言，但在兩三年之內(nèi)就產(chǎn)生變色，用戶就十分失望。這是關(guān)系到塑料異型材生死存亡的大問題。

單體鉛鹽中的有效穩(wěn)定成份和作用是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，它應(yīng)該成為衡量一切新型穩(wěn)定劑穩(wěn)定作用的最低標(biāo)準(zhǔn)。一切新型穩(wěn)定劑只有首先達(dá)到或超過單體鉛鹽配方中的穩(wěn)定效能之后，再談綠色環(huán)保功能。

我們歡迎綠色環(huán)保型穩(wěn)定劑，也希望不再用鉛鹽穩(wěn)定劑，但不能以降低穩(wěn)定劑的穩(wěn)定性，犧牲塑料異型材長遠(yuǎn)利益為代價(jià)而圖虛名，為了環(huán)保而環(huán)保。我們要對形形色色名曰降低成本、價(jià)格便宜的穩(wěn)定劑要保持高度警惕，不要因小失大，造成整個型材行業(yè)的混亂。

The impacts of heat stabilizers on the discoloration of PVC plastic profiles

Zhou Weihong Nantong Xinda Engineering Stock Co.,Ltd.,Jiangsu 226671

Stabilizer is a substance able to prevent or inhibit the decomposition of PVC resin in molding and using processes arising of the effects of light,heat,oxygen and mechanic movements.This article describes the working principles and main properties of heat stabilizer,and on this basis points out the impacts of common heat stabilizers on the discoloration of PVC plastic pro fi les,and fi nally points out something to be noted in developing green stabilizers.

PVC pro fi le；Heat stabilizer；Lead salt；Discoloration

周維紅，男，1973年3月，江蘇省南通市人，工程師，主要從事建筑施工技術(shù)管理工作。