1.热稳定剂的作用机理
若防止或延缓PVC的热降解,需要:
①消除PVC中热解的引发源,如PVC中烯丙基氯和不饱和键;
②消除所有对热降解有催化作用的物质,如由PVC上解脱下来的氯化氢等。
因此所选择和使用的热稳定剂应具有以下的功能:
① 能置换链中存在的活泼原子(如,烯丙基氯原子),形成更为稳定的化学键以减小脱HCl的可能性;
② 能迅速吸收HCl,抑制其自动催化作用;
③ 能与PVC中存在的双键加成而生成饱和的高分子链;
④ 能抑制聚烯结构的氧化与交联;
⑤ 对PVC有亲和力,而且是无毒或低毒的;
⑥ 不与PVC中的添加剂,如增塑剂、填充剂等发生作用。
目前使用的热稳定剂并不能完全满足上述的要求,所以在使用过程中必须结合使稳定性要求选用不同性能的热稳定剂。有时还必须与抗氧剂,光稳定剂等添加剂配合使用,以减小氧化老化的可能。
2. PVC稳定剂的种类及优缺点
表1 热稳定剂的特点
稳定剂 | 优点 | 缺点 |
铅盐 | 通用性 | 不透明 |
长效性 | 硫污染 |
优良的电性能 | 粉尘污染 |
成本低 | 累积毒性 |
有机锡 | 高效 | 气味,光稳定性,硫污染 |
透明 | 成本相对较高 |
钙/锌 | 通用性 | 析出 |
透明性和颜色保留性 | 在硬制品中透明度较差 |
多功能性 |
安全性 |
3. Ca/Zn稳定剂作用机理
IIA族中的金属皂如钡钙,都是离子性,一般认为是中和氯化氢来实现稳定。
IIB族类金属皂如镉和锌,除了上述反应外,更重要的是可以置换不稳定的烯丙基氯(亲核置换),它们充当主稳定剂,
氯化锌(镉)都是强的Lewis酸,它们会加速PVC的热解,1959-60年Frye和Horst根据红外和放射性追踪结果阐述了钡皂和镉皂的协同作用是由于羧酸钡和氯化镉反应,重新生成了羧酸镉和氯化钡,防止了氯化镉的累积,而氯化钡无分解作用,一般反应速度有如下顺序:Zn>Cd>Pb>Ca>Ba.