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钙锌稳定剂组份和特性

2024/11/4 14:08:10      点击:174

钙锌复合热稳定剂,通常是指硬脂酸钙和硬脂酸锌作为主稳定剂,同时添加辅助稳定剂以满足性能要求的复合热稳定剂。硬脂酸钙单独用作PVC热稳定剂具有很好的长期热稳定性,但初期着色严重导致性能不佳。硬脂酸锌单独使用时初期着色性能优良,但由于产生路易斯酸 ZnCl2会使PVC催化降解,造成“锌烧”而降低其后期热稳定性。因此,通常将硬脂酸钙和硬脂酸锌按一定配比形成钙锌复合热稳定剂,使硬脂酸钙和硬脂酸锌协同作用以获得更好的热稳定性能。

研究发现,硬脂酸钙和硬脂酸锌的配比为3:1的混合物具有较好的热稳定性和塑化性能,硬脂酸钙和硬脂酸锌具有很好的协同作用。虽然钙锌热稳定剂能够提高PVC加工过程的热稳定性,但为了满足不同加工工艺和不同产品的使用要求,还需要对钙锌热稳定剂进行进一步研究。

通过加入辅助热稳定剂与钙锌热稳定剂复配形成复合热稳定剂能够提高PVC性能,也是目前钙锌热稳定剂的主要研发方向。

目前常用的钙锌辅助热稳定剂有以下几类:多元醇酯类、亚磷酸酯类、环氧类化合物、β-二酮类和水滑石类等。

依据辅助热稳定剂的不同,钙锌复合稳定剂可以分为四大类:

(1)钙锌-水滑石/改性水滑石复合稳定剂。

(2)钙锌-多元醇复合稳定剂。

(3)钙锌-稀土复合稳定剂。

(4)钙锌等金属皂类与水滑石、多元醇、β-二酮等不同类型辅助稳定剂多组分复配。

不同体系稳定剂还需要添加抗氧剂、内外润滑剂等不同化学组分才能达成最终不同配方体系的钙锌稳定剂

下面具体分别具体介绍这些辅助稳定剂。

1、β-二酮

β-二酮是最广泛应用的辅助稳定剂之一。它可与PVC中的烯丙基氯置换从而使PVC不稳定成分稳定化,形成C-C强有力的结合,而成为比较稳定的结构。它可与钙锌稳定剂产生显著的协同效应,从而改善PVC塑料制品的初期、中期着色性。

主要机理表现为:与锌皂形成配合物提高Zn的有效浓度,并且降低碱性减慢脱HCl的速度。因此能有效提高Ca/Zn稳定剂透明性,但没有长期稳定性。

2、亚磷酸酯

亚磷酸酯属于辅助抗氧剂,在抗氧剂体系中起着重要作用。在PVC配方中一般认为亚磷酸酯主要起螯合剂作用,单独使用时无明显的稳定效果,但同金属皂并用后,能络合金属氯化物,改善耐热性和耐候性,保持透明性。

主要机理表现为:(1)与氯化锌形成稳定配合物抑制锌烧 ;(2)作为抗氧剂吸收游离基终止链断裂(主抗氧剂:双酚A ;辅助抗氧剂 :亚磷酸三苯酯,亚磷酸苯二异锌酯)。

3、多元醇化合物

多元醇作为辅助稳定剂的作用机理与亚磷酸酯、β-二酮类似,都是络合生成的氯化锌,从而延缓PVC的降解过程。这类品种与β-二酮、环氧化合物、水滑石配合用于软质PVC中,具有极好的协同作用。

主要机理表现为:(1)多羟基结构中和HCl;(2)与氯化锌形成稳定配合物抑制锌烧,提高稳定性。

4、抗氧剂

由于PVC的降解遵循无氧条件下的热降解和有氧条件下的热氧化机理,因此抗氧剂可作为PVC的稳定组分,酚类抗氧剂与亚磷酸酯配合,也可以单独使用亚磷酸酯,都能显示出良好的稳定作用,而且这种抗氧体系兼具改善初期着色、提高长期稳定性的双重作用,在配方设计中不能忽视。

5、环氧化合物

环氧化合物与钙锌稳定剂具有良好的协同效应。其原理是环氧大豆油与HCl反应生成氯代醇,再与金属皂反应将HCl转移给金属皂,重新形成环氧基团。此外,在锌化合物等路易斯酸存在下,环氧大豆油能置换烯丙基氯而形成稳定的醚化合物。 

6、水滑石

钙锌稳定剂成分中的其中一种高效辅助稳定剂,一般认为是通过吸收HCl来实现的,其HCl容量与热稳定时间基本成线性关系。

主要机理表现为:(1)层间碳酸根中和HCl;(2)碳酸根用尽后层间氧化铝和氧化镁中和HCl,但作用有限,因为他们会置换主稳定剂锌离子。特点中和容量大超过Ca皂,抑制变色时间较长效果较好。

有了以上辅助稳定剂的介绍,还需要结合具体应用场景,通过添加润滑剂调节体系润滑性能,进而设计专用的PVC稳定剂配方。