PVC加工中常用的热稳定剂有铅盐稳定剂、钙锌稳定剂、金属皂稳定剂、有机锡稳定剂、稀土稳定剂等。
铅盐稳定剂有单体和复合两种。铅盐稳定剂基本上是作为主要稳定剂使用的。
铅盐的代表产品有①三盐基硫酸铅②二盐基亚磷酸铅③三盐基马来酸铅④二盐基硬脂酸铅⑤二盐基邻苯二甲酸铅。铅盐成本低,配方中比例独立,配方体系调整方便。
铅盐会与型材中PVC树脂产生的HCl分解生成PbCl2,导致金属离子不断沉淀。当它迁移到型材表面时,在硫污染较重的区域容易发生硫化污染,导致型材变色。因此,铅镉离子涂层剂、螯合剂等。应在配方中加入铅盐,其作用是与型材产生的氯化物等杂质形成络合物,防止相容性差的金属氯化物析出,防止硫化污染变色。
铅盐的用量很重要,一般应高于4.5份。太少不能抑制PVC树脂的分解,太多不利于树脂塑化,降低熔体表面光泽度。
复合铅盐热稳定剂采用共生反应技术,根据初生态和各种润滑剂的粒径,在反应体系中混合三盐、二盐和金属皂,保证热稳定剂在PVC体系中的充分分散。同时用润滑剂融化成颗粒,也避免了铅尘引起的中毒。复合铅盐稳定剂含有加工所需的热稳定剂组分和润滑剂组分,称为全包热稳定剂。
复合铅盐稳定剂以铅盐为主,如“三元、二元”,辅以硬脂酸盐,如铅、钡、钙。优良铅盐复合稳定剂是由稳定体系、润滑体系和螯合体系通过表面处理和聚合工艺形成的均质有机整体,形成无尘称量方便,降低劳动强度,改良配料环境,提高生产效率和产品质量。
钙稳定剂由钙盐、锌盐、润滑剂等组成。是由合成工艺合成的。它不仅可以替代铅镉盐、有机锡等有毒稳定剂,而且具有良好的热稳定性、光稳定性、透明性和着色力。实践证明,PVC树脂制品具有良好的加工性能,热稳定性与铅盐稳定剂相当,是一种良好的稳定剂。
钙稳定剂通常分为固体钙锌稳定剂和液体钙锌稳定剂。
粉状钙锌稳定剂是应用广泛的PVC稳定剂,常用于食品包装、电线电缆材料等。粉状钙锌稳定剂的热稳定性不如铅盐,具有润滑性、透明性差、易结霜等特点。为了提高其稳定性和透明性,常加入受阻酚、多元醇、亚磷酸酯来改良。
液态钙锌稳定剂外观主要为淡黄色油状液体。粉末和液体的稳定性差别不大。液体钙锌稳定剂通常在PVC树脂粉末中溶解度高,分散性好,对透明性的影响远小于粉末稳定剂。然而,液体稳定剂沉淀的风险很高。选择合适的溶剂。
一般铅盐只是附着在PVC颗粒表面,其作用相当于阻碍PVC颗粒的融合,会明显延缓塑化,减少PVC颗粒之间的摩擦,降低PVC内部的剪切作用,使加工设备承受低负荷。铅盐用量越多,铅盐颗粒越细,二次效应越明显。
在塑化过程中,钙稳定剂由于电负性较大,在PVC树脂的极性基团和锐节点之间具有亲和力,形成键能较强的结合,从而减弱或除PVC层的离子键吸引。相互缠绕的PVC链段容易扩散,分子基团间的边界容易小,从而促PVC树脂塑化。这导致树脂在进料段部分塑化后,熔体压力迅速升高,熔体粘度降低,温度升高,塑化温度降低。