PVC热稳定剂的研究
摘要：聚氯乙烯(PVC)是产量仅次于聚乙烯(PE)的第二大通用塑料，具有强度高且可增塑、耐腐蚀、难燃、绝缘性好、透明性高等优点，通过加入适当的添加剂和使用适当的工艺和设备可生产出各式各样的塑料制品，包括板材、管材、管件、异型材等硬制品和膜、管、鞋、玩具、电缆料、人造革等软制品，广泛应用于工业建筑、农业、日用品、包装、电力、公用事业等领域。但是聚氯乙烯及氯化石蜡等有机卤代物，由于其本身的结构缺陷，在受热使用过程中，会发生分解反应，产生卤化氢，导致卤代物的破坏和加工设备的损坏等严重后果，因此卤代物在受热使用过程中必须添加热稳定剂，以防止卤化氢及进一步的不利结果产生。因此，热稳定剂是PVC加工的必须添加剂。
关键词：热稳定剂；聚氯乙烯（PVC）；钙锌热稳定剂；稀土热稳定剂；有机热稳定剂
Abstract：Polyvinyl chloride (PVC) is output second only to polyethylene (PE) of the second general plastics and has the advantages of high strength and plasticizing and corrosion resistant, flame retardant, good insulation, high transparency and advantages, by adding proper additive and using appropriate technology and equipment can produce various kinds of plastic products, including rigid sheet, pipe, pipe, profile, etc. products and films, tubes, shoes, toys, cable materials, artificial leather, soft - ware, widely used in industrial construction, agriculture, daily necessities, packaging, electric power, public utilities and other fields. But polyvinyl chloride and chlorinated paraffin, organic halogen substitute, because of its own
structural defects, heat in the use process, decomposition reactions occur, generate hydrogen halides, resulting in halides destruction and processing equipment damage and other serious consequences, so halogenated compounds in heated using a process must be added to the heat stabilizer, to prevent the generation of hydrogen halide and further adverse results. Therefore, the heat stabilizer is the PVC process must be additive.
Key words：polyvinyl chloride；heat stabilizer I calcium／zinc stabilizer；rare earth stabilizer；organic stabilizer
正文：聚氯乙烯(PVC)是世界第三大通用塑料，产量仅次于聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)。PVC价格低廉，具有耐腐蚀、耐老化、力学性能优良、电绝缘性好以及阻燃等优点，其制品广泛应用于建筑、化工、电器等行业。但PVC分子结构中含有支化点、双键和引发剂残基等不稳定因素，在受热和氧作用下极易分解，尤其在高温下分解加剧，放出大量的氯化氢，颜色加深，力学性能降低。甚至瞬间炭化直至失去使用价值。因此PVC加工时必须使用热稳定剂。传统的PVC热稳定剂有：铅盐类热稳定剂、有机锡类热稳定剂、有机锑类热稳定剂和金属皂类热稳定剂。铅盐类热稳定剂虽具有优良的热稳定性能，但毒性大，危害人体健康，在国内外一些领域已被逐步禁止或限制使用。有机锡类稳定剂广泛应用于透明PVC制品生产，但价格较昂贵，产品有异味，同时对人体中枢神经有害。有机锑类稳定剂不仅有一定毒性且耐候性、制品透明性较差。金属皂类通常要配合使用，且加工时易析出。稀土类复合热稳定剂综合性能较好，近年来得到广泛应用，但象镉、铈等化合物也有毒性，在部分产品生产中使用也受到一定限制，因此开发和研制无毒、高效、价廉的热稳定剂已成为PVC加工领域中一个迫切需要解决的课题。钙锌类稳定剂和有机类热稳定剂不含重金属，是目前很有发展前景的两类PVC热稳定剂，它们既可以单独作为主热稳定剂使用，也可以作为辅助材料与其他热稳定剂配合使用。辅助热稳定剂本身
稳定化作用较小，但与其他热稳定剂共用时，具有良好的协同作用。
1.热稳定剂的作用机理
PVC的热降解过程很复杂，往住同时可进行几种化学反应过程：有分子链分解脱去HCl，氧化断链与交联，还有少量芳构化和大分子链断裂生成烃的反应，其中脱去HCl导致PVC老化或炭化是热降解的主要表现。综合目前的研究成果，热稳定剂的作用机理可归纳为以下几类：1)吸收树脂热降解过程中生成的HCI，抑制其自动催化降解作用。如铅盐类、有机酸金属皂类、有机锡化合物、金属醇盐等无机或金属有机化合物，这些弱碱式盐类和金属皂类很容易与HCI 反应并转化成相应的金属氯化物，达到终止或抑制PVC分解的目的；环氧化合物和胺类化合物同样可以和分解生成的HCl发生反应生成相应的化合物；亚磷酸酯类和硫醇类化合物可以起到抗氧化作用，从而达到抑制降解、增加热稳定作用。2)置换PVC分子中不稳定的烯丙基氯原子或叔碳氯原子，消除引发降解位点作用。例如，镉和锌的皂类、有机锡、硫醇和锑的化合物等都能够与PVC分子中的不稳定氯原子配位结合，发生置换。3)与多烯结构发生加成反应，防止大共轭体系的形成，减少着色。如不饱和酸的盐或酯含有双键，与PVC分子中共轭双键发生双烯加成反应，从而破坏其共轭结构，抑制变色。4)捕捉自由基，阻止氧化反应和连锁反应．如加人酚类化合物等，酚给出的氢原子自由基能与降解的PVC大分子自由基偶合，形成不能与氧反应或惰性化的自由基类物质，同时抑制HCl脱去而起到热稳定化作用．一种热稳定剂可具有上述一种或兼具几种热稳定功能。
2.现有PVC热稳定剂体系及其性能特点
对PVC模型化合物的大量研究显示，具有理想结构的PVC是热稳定的。据此，人们已推测并通过大量的研究证实，导致工业生产PVC对热不稳定的主要原因在于，其分子中存在烯炳基
