定義:
熱穩(wěn)定劑是塑料加工助劑中重要類別之一,熱穩(wěn)定劑與pvc樹脂的誕生和發(fā)展同步,主要用于pvc樹脂加工中,因此熱穩(wěn)定劑與pvc樹脂、pvc中軟硬制品的比例有密切關(guān)系。
作用:
熱穩(wěn)定劑主要用于pvc塑料制品,它能防止pvc在加工、使用和儲(chǔ)藏過程因受熱而發(fā)生降解、交聯(lián)、變色和老化,特別是在加工過程,pvc的加工溫度160℃以上,而pvc在120~130℃時(shí)就開始熱分解。
種類:
主要品種有鉛鹽類、有機(jī)錫、金屬皂類、復(fù)合穩(wěn)定劑和有機(jī)助劑等。
鉛鹽主要有三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛、二鹽基鄰苯二甲酸鉛、三鹽基馬來酸鉛、二鹽基硬脂酸鉛及堿式碳酸鉛等。這類穩(wěn)定劑的有點(diǎn)是熱穩(wěn)定性,尤其是長期熱穩(wěn)定性很好;電絕緣性好,具有白色顏料的性能,耐候性好,課作為發(fā)泡劑的活性劑,價(jià)格也是特別低廉。但制品透明性差,易受硫化污染,分散性不佳,所以用量比較大。由于有毒,國外已經(jīng)逐漸限制或禁止使用。
金屬皂類穩(wěn)定劑是指高級脂肪酸的金屬鹽,品種較多,主要有月桂酸、棕櫚酸、月桂酸等的鋇、鎘、鋅、鈣及鉛鹽,用得最多的是硬脂酸類金屬皂。鋅和鎘的初期穩(wěn)定性好,但長期穩(wěn)定性差,特別是鋅能產(chǎn)生“鋅燒”而使pvc制品迅速變黑老化;堿土金屬鈣和鋇的長期穩(wěn)定性強(qiáng),但初期容易著色,鉛皂的穩(wěn)定性中等。金屬皂一般不單獨(dú)使用,鋅和鎘同鈣和鋇并用有很好的協(xié)同效果。脂肪酸金屬皂都具有較好的潤滑性,芳香類金屬皂潤滑性較差,對于脂肪酸皂而言,碳鏈越長潤滑性越好。
復(fù)合穩(wěn)定劑是有機(jī)金屬皂、亞磷酸酯、多元醇、抗氧劑和溶劑等多組份的復(fù)合物,一般來說,金屬鹽是復(fù)合穩(wěn)定劑的主體部分??煞譃楣腆w復(fù)合穩(wěn)定劑和液體復(fù)合穩(wěn)定劑。液體復(fù)合穩(wěn)定劑與固體相比,相容性較好,透明性高,用量也少,但缺點(diǎn)是潤滑性差,常需要和硬脂酸皂并用,長期儲(chǔ)存會(huì)變質(zhì)等。
有機(jī)錫類穩(wěn)定劑主要有脂肪酸鹽型、馬來酸鹽型和硫醇鹽型,脂肪酸鹽型單獨(dú)使用有明顯初期著色,但由于其有潤滑性,因此常與其他的穩(wěn)定劑并用;馬來酸鹽型能防止初期著色,可作為主效穩(wěn)定劑使用,但由于缺乏潤滑性,并且在軟質(zhì)配方中噴霜嚴(yán)重,所以在制品中添加量不能太大;硫醇錫是目前穩(wěn)定劑中性能最好的,它具有突出的熱穩(wěn)定性及透明性,沒有初期著色,適合硬質(zhì)透明制品,但硫醇錫價(jià)格較貴,而且臭味較強(qiáng),這是缺點(diǎn)。
有機(jī)輔助穩(wěn)定劑主要有環(huán)氧化合物、亞磷酸酯、季戊四醇、β-二酮和含氨化合物,環(huán)氧化合物與金屬皂穩(wěn)定劑并用有良好的協(xié)同作用;亞磷酸酯在pvc助劑中主要用作螯合劑,能防止鋅、鎘氯化物對pvc的催化降解,從而提高耐熱性;多元醇是最早使用的有機(jī)熱穩(wěn)定劑,它也能防止鋅、鎘氯化物對pvc的催化降解作用,但其與pvc相容性差,影響到制品的相容性,并且易被水抽出,目前對其用脂肪酸部分酯化來改善。
消費(fèi)現(xiàn)況:
熱穩(wěn)定劑在各國的消費(fèi)結(jié)構(gòu)不盡相同,在美國,復(fù)合穩(wěn)定劑占總消費(fèi)量的40%-50%,有機(jī)錫占近40%。熱穩(wěn)定劑中,無鎘、低鉛、無塵化及代替鉛鹽成為該行業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)。環(huán)保法規(guī)的要求嚴(yán)格化正推動(dòng)著熱穩(wěn)定劑的改變,為了保護(hù)人類的生存環(huán)境,許多國家已通過法律限制有毒的重金屬類在pvc加工中的應(yīng)用。歐洲pvc熱穩(wěn)定劑生產(chǎn)商已經(jīng)做出承諾,到2010年含鉛熱穩(wěn)定劑用量將減半,到2015年全面實(shí)現(xiàn)無鉛化。歐洲許多國家正在使用基于有機(jī)錫或基于鈣-鋅的替代物代替。歐洲鉛穩(wěn)定劑用量將從1999年12萬噸/年減少到2010年8萬噸/年。預(yù)計(jì)亞太地區(qū)含鉛熱穩(wěn)定劑需求量也將大幅降低。包括基于有機(jī)錫系統(tǒng)(obs)在內(nèi)的新穩(wěn)定劑已在美國廣泛應(yīng)用。