聚合物共混是生产改性材料的有效技术和方法,对现有聚合物进行改性可以开拓更多的新材料。并且,共混方法简单、经济效率高。因而,共混改性在材料的开发与应用方面具有不可替代的地位。根据添加剂的类型不同,可以分为以下几种情况。
1 铅盐稳定剂
铅盐稳定剂主要分为3类:
(1)单纯的铅盐稳定剂,主要含有PbO成分,吸收氯化氢中的氯。如:铅白、硅酸铅等。
(2)具有润滑作用的热稳定剂(首推脂肪酸的中性或碱性盐)。
(3)复合铅盐稳定剂,即多功能的铅盐稳定剂。此外还包括含有铅盐和其他稳定剂与组分的协同混合物的固体和液体复合稳定剂。
铅盐类稳定剂是PVC最早使用的热稳定剂,现在仍被大量地使用。
铅盐类稳定剂一般都具有很强的结合氯化氢的能力,形成的氯化铅等产物稳定且对PVC脱氯化氢没有促进作用。因此铅盐稳定剂的长期热稳定性好,电绝缘性优良,具有白色颜料的性能,附着力大,耐候性良好,工艺简单,原料易得,价格低廉等优点,且符合我国的国情。但所得制品不透明或半透明,毒性大,有初期着色性,不耐硫化,相容性差。
目前,铅盐稳定剂主要用于PVC电线、电缆等绝缘性好及热稳定性要求高的软制品中,也用于PVC异型材等硬制品中,这主要是由于其具有优良的长期热稳定性,在高温和加工剪切过程中可保护PVC硬制品。现在最常用的是三碱式硫酸铅、二碱式磷酸铅及复合铅。但由于它们具有毒性,使用范围受到限制,市场受到影响,许多无铅稳定剂也就应运而生。
2 金属皂类稳定剂
金属皂是高级脂肪酸金属盐的总称,金属基一般为Ca、Ba、Cd、mg,脂肪酸基有硬脂酸、饱和脂肪酸,此外,还有非脂肪酸的烷基酚等。按金属皂的稳定功能可分为两大类,即Cd、zn类和、Ba、Mg类。
Cd、zn类的主要功能是:
(1)捕捉PVC释放的HCI;
(2)置换烯丙基氯抑制多烯链的生长。前者的产物为ZnOCORCI和ROOH,产物稳定,且具有长期稳定作用,后者的产物为ZnC1,和HC1,ZnC1,能够促进PVC脱Ha,因而不具备长期稳定效果,这类稳定剂热稳定性差,但透明性、润滑性好;Ca、Ba、Mg类同样能捕捉PVC释放的HC1,但不能置换烯丙基氯,产物稳定且没有脱氯化氢的副作用。
当两者配合使用时,可显示协同效应,大幅度提高效能,达到对PVC良好的热稳定效果。金属皂类稳定剂的性能随着金属的种类和酸根的种类不同而定,按金属的种类分,Cd、Zn皂初期热稳定性好;Ba、Mg、Ca、Sr皂的长期稳定性好;Pb处于中间。耐候性是CA、Zn、Sn皂较好,其中,CA皂有毒、有硫化污染,因而使用较少。按酸根的种类分,润滑性:硬脂酸基>月桂酸基>蓖麻油酸基。较常用的金属皂类稳定剂是Ba/zn和Ca/Zn复合稳定剂。
3 有机锡类稳定剂
有机锡类稳定剂是PVC最佳的热稳定剂之一,其结构通式为R2SnX:或RSnX3,其中R为甲基、丁基、锌基。X按物质的类型可分为3类:A脂肪族酸类,如月桂酸系;B马来酸盐类,如马来酸酯系;C含硫类,如硫醇系。
有机锡的作用机理:
(1)置换烯丙基氯;
(2)捕捉HC1;
(3)与双键加成;
(4)抗氧化作用。
马来酸盐类无润滑性能,但耐热、透明、透光性好。硫醇盐类中的双(硫基羧酸)酯是用量最多的,是加工硬PVC的较好的热稳定剂之一。最常用的类型是脂肪族酸盐类中的月桂酸盐,其特点是透明性、耐热性、耐光性、润滑性好,但单独使用时,有初期着色和粘辊现象。
总之,有机锡类稳定剂的最大特点是耐热性强,能使PVC制品像水晶般的透明,但价格昂贵,一般国外应用的较多,目前国内仅限于制备卫生级制品。
4 有机锑稳定剂
这类稳定剂的特点是:热稳定效率高,但其耐光性差。其主要品种有羧酸硫醇盐锑、巯基羧酸锑等,由于性价比的原因,我国在这方面的研究和应用都较少。
5 稀土稳定剂
我国稀土资源储量丰富,约占全世界的80%以上,稀土热稳定剂在塑料加工中赋予PVC优良的热稳定性,稀土稳定剂的机理初步研究为:稀土镧系元素的特殊电子结构(最外层2个电子,次外层8个电子结构,有许多空轨道)所决定,众多的空轨道可作为中心离子接受配位体,通过静电引力形成离子配键,在外界热力氧作用下,外层或次外层电子被激化,且稀土原子与PVC链上的氯原子间有较强的配位能,可起到控制游离氯原子的产生,从而阻止或延缓Ha 的自动氧化连锁反应,起到热稳定的作用。
来源:链塑网