塑料穩(wěn)定劑簡(jiǎn)介
氯乙烯由于能和許多其它材料如增塑劑、填料及其它聚合物相容,因而被認(rèn)為是通用的聚合物之一。其主要缺點(diǎn)就是熱穩(wěn)定性差,在170度以上會(huì)分解。添加劑的使用可改變聚氯乙烯(PVC)的物理外觀和工作特性,但不能防止聚合物的分解。雖然在物理的(如熱、輻射)和化學(xué)的(氧,臭氧)因素作用下總是會(huì)使聚合物材料逐漸地破壞,因此必須加入穩(wěn)定劑的一類物質(zhì),可有效地阻止、減少甚至基本停止材料的降解。
塑料穩(wěn)定劑
PVC降解的重要的原因是脫氧化氫。隨著脫氯化氫過程的繼續(xù),出現(xiàn)共軛雙鍵,聚合物吸收光的波長(zhǎng)發(fā)生變化,當(dāng)在一個(gè)共軛體系中出現(xiàn)6或7個(gè)多烯結(jié)構(gòu)時(shí),PVC分子吸收紫外光,從而呈現(xiàn)黃色。這里多能產(chǎn)生0.1%的氯化氫。隨著降解過程的繼續(xù),雙鍵增加,吸收光波長(zhǎng)變化,PVC的顏色也逐漸變深,深黃色,搖拍色,紅棕色,直至完全變黑。當(dāng)聚合物進(jìn)一步受損時(shí),繼而發(fā)生氧化,鏈斷裂,后交聯(lián)。
為了大限度地彌補(bǔ)PVC均聚物和共聚物的嚴(yán)重缺陷,需要用塑料穩(wěn)定劑消除引起開始脫氯化氫的不穩(wěn)定部位;或作為氯化氫的清除劑;或當(dāng)自由基產(chǎn)生時(shí)便與之反應(yīng);或作為抗氧劑;或改變多烯結(jié)構(gòu)以阻止顏色變化、分子鏈斷裂和交聯(lián)。穩(wěn)定劑必須與PVC體系相容,不會(huì)損害材料體系整體的美感,并且還應(yīng)具有調(diào)節(jié)潤(rùn)滑的性能。
對(duì)某一具體的樹脂、復(fù)合組份、終用途選定好穩(wěn)定劑,可得到優(yōu)良的PVC摻混物。PVC樹脂的敏感性以及各種添加劑的穩(wěn)定作用或有害效應(yīng)可能是多種多樣的,這需要逐一加以注意。
因此,必須注意到像樹脂的鋅敏感性,金屬皂潤(rùn)滑劑的穩(wěn)定性能,環(huán)氧及磷類增塑劑的工作特性,以及各種顏料及其它組份的影響等現(xiàn)象。加工技術(shù)和產(chǎn)品用途決定了對(duì)終穩(wěn)定性的要求,因此也決定了具體配方的穩(wěn)定劑類型和用量。必須對(duì)加工設(shè)備的類型、剪切速率以及PVC摻混物可能經(jīng)受的熱過程給予重視,在必須知道管理機(jī)關(guān)要求的同時(shí),還必須考慮到制成品的物理外觀和耐久性。
塑料穩(wěn)定劑應(yīng)用
鈣鋅穩(wěn)定劑與食品級(jí)的亞磷酸酯和輔助組份的組合在食品包裝膜方面得到了應(yīng)用。使用的增塑劑在大多數(shù)軟質(zhì)制品中,使用的增塑劑含有環(huán)氧化酯,如環(huán)氧甘油酯、環(huán)氧脂肪酯。環(huán)氧化物與氯化氫反應(yīng)而作為輔助穩(wěn)定劑。由于鉛化合物獨(dú)特的電性能,在電線電纜包覆市場(chǎng)中占優(yōu)勢(shì),一些混合金屬在包覆應(yīng)用中作為輔助穩(wěn)定劑。
硬質(zhì)制品:在北美的硬質(zhì)PVC制品市場(chǎng)上,盡管也有一些錯(cuò)、混合金屬、流基銻酯類使用,但大多數(shù)是采用含有機(jī)錫的穩(wěn)定劑。在的其它地區(qū),特別是當(dāng)用作異型材時(shí),鉛穩(wěn)定劑正逐步取代鋇一幅穩(wěn)定劑,這是由于上面談到的鍋的問題。但是,由于潛在的環(huán)境因素,在這些應(yīng)用領(lǐng)域中正逐步用鈣一鋅和有機(jī)錫來取代鉛。
管材:硬質(zhì)PVC管材是PVC獨(dú)有的大的市場(chǎng),大多數(shù)管材是在雙螺桿擠出機(jī)上加工的。由于受熱時(shí)間短,因而采用了較低濃度的流基有機(jī)錫穩(wěn)定劑。這些管材級(jí)穩(wěn)定劑可含有少至4—10%的錫,使用量通常為每100份聚合物用0.4份(雙螺桿擠出時(shí)),而單螺桿擠出時(shí)為0.6—1.0份。用于飲用水管的穩(wěn)定劑必須符合獨(dú)立認(rèn)證機(jī)構(gòu)的要求。
注塑:隨著往復(fù)移動(dòng)螺桿注塑模具對(duì)合適樹脂的要求的出現(xiàn),已成功地開發(fā)了高效穩(wěn)定劑并制得非常大的部件(35磅)。雖然樹脂的分子量越低,加工也越易,但注塑模具的高剪切通常需要含14%一25%錫的有機(jī)錫流基酯。
吹模:恰當(dāng)?shù)剡x擇有機(jī)錫對(duì)于吹模來說是非常關(guān)鍵的,這是因?yàn)槠鹗季陀械念伾⑾懔?、透明性的附加要求,在通用制品中起決定性作用的是丁基錫酯和甲基錫酯。盡管甲基錫和酯錫也有FDA的許可,但在食品級(jí)應(yīng)用中主要使用辛基錫。
膜材和片材:擠出和壓延都被用來加工硬質(zhì)PVC膜材和片材,通常對(duì)于膜材和片材采用與瓶子使用的一樣的穩(wěn)定劑。
披迭板及外型材:對(duì)于用于披迭板及窗戶外框材料的PVC的穩(wěn)定劑,耐候性和保持顏色的耐久性是額外 熱穩(wěn)定劑的要求。長(zhǎng)期的研究已確定了這些用途的有機(jī)錫結(jié)構(gòu)。 在北美單/雙有機(jī)錫鹽是現(xiàn)行的穩(wěn)定劑,而在傳統(tǒng)上一直使用金屬混合物的歐洲其吸引力也在增大。高添加量的二氧化鈦用于很好地防止紫外線。這一事實(shí)再加上較高的生產(chǎn)率,均要求有機(jī)錫提供更優(yōu)良的加工穩(wěn)定性