增塑料剂与稳定剂

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它们的存在又会加速PVC脱除HCl的反应。 因此,必须将它们除去。亚磷酸酯就能起
到这种作用,反应式如下:
•二、常用热稳定剂 • 热稳定剂的品种繁多,加上各种复合与新 型热稳定剂不断问世,因而热稳定剂的分类比 较复杂,从使用的角度可把PVC热稳定剂分为 主热稳定剂(如盐基性铅盐、金属皂和有机锡 等)、辅助热稳定剂(如亚磷酸酯、环氧化合 物等)以及复合热稳定剂。
• 使用复合热稳定剂具有方便、清洁 、高效的优点。 • 金属皂类热稳定剂是复合热稳定剂的主 体成分,常见形式有:镉/钡/锌皂(通用型 )、、钙/锌皂(无毒型)。
•三、热稳定剂的应用 •1.热稳定剂的选择 • 由于热稳定剂的品种繁多,性能各异,在 配方选用时可以根据制品要求、成型工艺及 设备特点加以适当选择,从而生产出性能优 异、成本较低的制品。 •2.热稳定剂的协同效应 •协同效应:使用一种热稳定剂热稳定效能低 ,,而使用当两种或两种以上热稳定剂配合 使用时,可大大提高其热Βιβλιοθήκη Baidu定效能。
• 2.增塑剂的作用机理 • 增塑剂分子在聚合物分子之间,削 弱了大分子间的作用力从而达到增塑目 的。 • 隔离作用 • 相互作用(替代作用) • 遮蔽作用
•二、增塑剂的主要性能
• (1)相容性 是指两种或两种以上的物质 相混合时,不产生相斥分离的能力。 • (2)增塑效率 由于增塑剂中极性部分和 非极性部分的结构不同,因而对等量树脂的 增塑效果就不同。使树脂达到某一柔软程度 时,各种增塑剂的用量比称为增塑效率。 • (3)耐久性 耐久性包括耐挥发性、耐抽 出性和耐迁移性三个方面。
•毒性:铅、镉皂的毒性大,钙、锌皂 无毒,可用于无毒配方中。
•⑤应用
• 金属皂外观多为白色粒状或白色 微细粉末,大多数可用于透明制品。在 配方中,金属皂的用量一般为1~3份。 金属皂不能单独使用,常需几种皂和其 它热稳定剂配合作用 。
• (3)有机锡类 •①概念:
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• 式中 R—甲基、丁基、辛基等烷基, Y—脂肪酸根,X—氧、硫、马来酸等。
•(1)金属皂之间的配合

如锌/钙皂、镉/钡/锌皂
•(2)金属皂与环氧化合物的配合
•(3)金属皂与亚磷酸酯的配合
•第三节 增塑剂
•一、增塑剂的结构及作用机理 •1、极性与非极性部分对其性能的影响 • 对于各类增塑剂而言,其分子大都具有极 性和非极性两部分,增塑剂极性大时与树脂的 相容性好,极性较小时与树脂的相容性差。 • 2、相对分子质量与性能的关系 • 增塑剂的相对分子质量较大,与树脂耐 久性好,但增塑效率低,相容性差。
• ②稳定机理:消除不稳定氯原子, 通过置 换分子链中的活泼氯原子;捕获PVC分解出 的HCl。 •③品种: • 脂肪酸盐型 二月桂酸二(正)丁基锡( DBTL),淡黄色的油状液体或半固体,其润 滑性和成型加工性优良,耐候性和透明性亦 较好,但前期色相较差,有毒,用量一般为 1%~3%。
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•马来酸盐型: • 马来酸盐型主要包括二烷基锡马来酸盐、二烷 基锡马来酸单酯盐以及聚合马来酸盐。此类热稳定 剂的特点是耐热性和耐候性良好,能防止初期着色 ,有高度的色调保持性,但缺乏润滑性,需与润滑 剂并用。由于有起霜现象,故用量必须在0.5%以下 。主要品种有:
•3、热稳定剂的作用机理举例
•(1)吸收氯化氢 • 吸收(捕捉)氯化氢的作用: •三盐基硫酸铅: 3PbO·PbSO4·H2O + 6HCl → 3PbCl2 + PbSO4 + 4H2O
•金属皂: ZnSt2 + 2HCl → ZnCl2 + 2HSt
•有机锡 :Bu2SnY2 + 2HCl → Bu2SnCl2 + 2HY
•③品种:
•三盐基硫酸铅 3PbO·PbSO4·H2O 白色粉末

简称为三盐
•二盐基亚磷酸铅 2PbO·PbHPO3·1/2H2O

白色 针状结晶 简称为二

• 一般,三盐 的热稳定性好,而二盐的耐 候性好,二者常配合使用。由于三盐价格较低
• ④主要优点、缺点 • 优点:长期热稳定性好,耐热性 好,电气绝缘性好;具有白色颜料的 性能,覆盖力大,因此耐候性好;价 格低廉。
• 4、其它 •含氯化合物 :这是一类增量剂,主要为氯化石 蜡(CP-52、CP-42) 。价廉、电绝缘性、阻 燃性;相容性较差,热稳定性‘常用在电线电缆 的配方中。 •石油酯 :又称为烷基磺酸苯酯,常简称为M50(或T-50),电性能较好,挥发性低,耐候 性好,但耐寒性较差,相容性中等,可作为 PVC的主增塑剂,部分替代邻苯二甲酸酯类。
•②稳定机理:消除不稳定氯原子, 通 过置换分子链中的活泼氯原子;捕获 PVC分解出的HCl。 •③品种:硬脂酸钡、硬脂酸镉、硬脂酸 铅、硬脂酸钙、硬脂酸锌。 •可简写为:
• BaSt、CdSt、PbSt、CaSt、ZnSt
• 它们对氯原子的置换能力大体如下:
• Zn>Cd>Pb>Ca>Ba
• ④不同品种间的性能比较 • 耐热性:镉、锌皂的初期耐热性好 ,而钡、钙、镁、锶皂的长期耐热性好 ,铅皂则介于中等。 • 耐候性:镉、锌、铅、钡、锡皂较 好。 • 润滑性:铅、镉皂的润滑性好,钡 、钙、镁、锶皂则较差。
• 缺点:制品透明性差,有一定毒性 ,分散性差,无润滑性,用量大,常 达2~7份。
•⑤应用 • 盐基性铅盐是目前应用最为广泛的热 稳定剂。
• 管材、板材等硬质不透明PVC制品 • 电线包覆材料
• 不宜用于食品级的PVC制品
• 三盐与二盐配合使用时,二盐的用量通 常为三盐的二分之一左右。
•(2)金属皂类 • ①概念: • 金属皂是指高级脂肪酸的金属盐, 故品种极多。作为PVC热稳定剂的金属皂 则主要是硬脂酸、月桂酸和棕榈酸的钡、 镉、铅、钙、锌、镁、锶等金属盐。 • 它们可以用M-(OCOR)n(n=1,2) 的通式来表示,可简写为MSt,如硬脂酸 铅简写为PbSt。
• 3、脂肪族二元酯类(耐寒型增塑剂、辅 助增塑剂) • 此类增塑剂的低温性能优于DOP,是一 类优良的耐寒型增塑剂。 • 在商业化品种中,耐寒性最佳者当属 DOS。即:癸二酸二辛酯,为油状液体,无 毒,挥发性低,还可在较高的温度下使用, 主要用作PVC的耐寒增塑剂。适用于耐寒电 线、电缆料、人造革、薄膜、板材、片材等
•环氧化合物 : • 辅助增塑剂,无毒,辅助热稳定剂和 抗氧剂,具有增塑和稳定双重作用。其代 表品种有环氧大豆油(ESO)、环氧大豆 油酸2-乙基己酯(ESBO)、环氧硬脂肪酸 2-乙基己酯(ED-3)、环氧硬脂酸辛酯( EOST)等。
•四、增塑剂的应用 • 1、增塑剂中最常用的是邻苯二甲酸酯类、 磷酸酯类和脂肪族二元酸酯三大类。邻苯二甲 酸酯类的综合性能好,磷酸酯类具有良好的相 容性和阻燃性,脂肪族二元酸酯类的耐寒性优 异。其它类型的增塑剂也都有各自的特点。 •因此,在实际应用中应充分考虑增塑剂的不 同性能特点进行选用。
•第二节 热稳定剂
•一、热稳定剂的作用机理 •1、PVC老化的因素 •(1)不稳定结构
•: •双键、支链、“头-头”结构、•烯丙基氯 结

•(2)弱键断裂,脱除HCl, HCl 会加速链 断裂分解,对PVC降解反应具有催化作用 。
• 2、稳定方法
• (1)消除分子链中热分解的引发源, 如PVC中烯丙基氯原子和双键等结构的存在 。 (2)消除所有对链断裂分解反应具有 催化作用的物质,主要是PVC分解产生的氯 化氢。
• 热稳定剂多数是白色粉状物,也有液状 和膏药状。
•二、PVC的增塑与增塑剂 • 对于熔体粘度高、具有热敏性的聚合 物成型加工困难 ,从原理上说如何解决?
• 削弱分子间的作用力,使之具有可塑 性,以提高可塑性。 •增塑剂:为改善塑料的可塑性,提高其 柔韧性而加入到塑料中的低挥发性物质称 为增塑剂。
• 马来酸二正丁基锡(DBTM),马来酸二正辛 基锡(DOTM)。
• 硫醇盐型 • 具有突出的耐热性和良好的透明性, 没有初期着色性,特别适用于硬质透明制 品,还能改善由于使用抗静电剂所造成的 耐热性降低的缺点。但价格昂贵,耐候性 比其它有机锡差,且不能和含铅、镉的热 稳定剂并用。典型例子为双(硫代甘醇酸 异辛酯)二正辛基锡(京锡8831)。
• 它是一个带有支链的醇酯,产量最大, 用途广泛。因而目前均以它为通用增塑剂的 标准,任何其它增塑剂都是以它为基准来进 行比较。在我国,DOP占增塑剂总量的45% 左右。
• 其特点是:色浅、低毒、电性能好,挥 发性小,耐低温,具有比较全面的综合性能 ,价格适中。
• 其次是DBP,邻苯二甲酸二丁酯,与 DOP比较易挥发。 • 2、磷酸酯类(阻燃型增塑剂) • 磷酸酯类增塑剂含有P原子,它们与PVC 的相容性好,可作主增塑剂使用,但有些品 种有毒,在多不能用于食品包装。如磷酸三 辛酯、磷酸三甲苯酯 、磷酸二苯一辛酯 。 • 除具有增塑作用外,磷酸酯还有阻燃作 用,这也是引起塑料加工业重视的主要原因 。
• (4)卫生性 是指塑料制品和人接触 (包括直接接触和间接接触)过程中符 合卫生要求的程度,特殊情况下对牲畜 和植物也有卫生要求。 • (5)其它:增塑剂的稳定性、成型 加工性能、阻燃性等。
•三、常用增塑剂
•1.邻苯二甲酸酯类(通用,主增塑剂) • 最重要的代表是邻苯二甲酸二(2-乙基 •: )己酯,俗称邻苯二甲酸二辛酯(DOP)
• ④主要优点、缺点
•优点:具有透明性,
•缺点:价格较高,有些品种具有一
定毒性。
•⑤应用

透明性PVC制品
• 2.辅助热稳定剂 •辅助热稳定剂: • 有些有机化合物单独作为热稳定剂 使用时,其性能尚有不足,但若与其它 类型的热稳定剂配合作用时,则能产生 优异的应用效果。其中尤以亚磷酸酯、 环氧化合物使用较多,它们通常称为有 机辅助热稳定剂。
• 1.主热稳定剂 •(1)盐基性铅盐类 • ①概念:盐基性铅盐类是带有未成盐 的氧化铅(PbO,称为盐基)的无机酸或有 机酸的铅盐。PbO本身具有很强的吸收氯化 氢的能力,可作为主热稳定剂。 • ②稳定机理:盐基性铅盐类热稳定剂 的主要作用是捕获PVC分解出的HCl,从而 抑制HCl对分解反应所起的催化作用。
• (2)消除不稳定氯原子 • 通过置换分子链中的活泼氯原子,可 得到更为稳定的化学键并减少脱除氯化氢 反应的可能性。例如: •金属皂:
•(3)捕获自由基 • 有人认为有机锡还具有捕获自由基 的作用。其反应式如下:
•4、捕捉高活性金属氯化物 • 高活性的金属皂(锌皂和镉皂等) ,在置换β-氯原子或捕捉HCl后能生成 ZnCl2或CdCl2等高活性的金属氯化物,而
•使用增塑剂的目的: • 削弱聚合物分子间的作用力 • 降低熔融温度和熔体黏度 • 改善其成型加工性能
• 赋予塑料制品柔韧性及其它必要的性能。
• 增塑剂通常为高沸点、低挥发的液体,或 低熔点的固体。在所有的有机助剂中,增塑剂 的产量和消耗量均占第一位。其中,PVC的增 塑剂又占增塑剂总产量的80%~85%以上。
• (2)环氧化合物 • 用作辅助热稳定剂的主要是增塑 剂型环氧化合物。常用品种有环氧大豆 油、环氧硬脂酸酯等。 • 环氧化合物与其它热稳定剂(如金 属皂、铅盐、有机锡类)配合使用时, 有良好的协同效果。特别是与镉/钡/锌 复合稳定剂并用时效果尤为突出。
• 3.复合热稳定剂
• 所谓复合热稳定剂,是指有机金属盐类 、亚磷酸酯、多元醇、抗氧剂和溶剂等多组 分的混合物,一般呈液状和粉状。
•(1)亚磷酸酯
• 亚磷酸酯作为辅助热稳定剂,其作用是 螯合金属离子、置换烯丙基氯、捕捉氯化氢 ,兼具分解过氧化物和与多烯加成的作用。 • 亚磷酸酯广泛用于液体复合热稳定剂中, 一般添加量为10%~30%;用于农业薄膜、 人造革等软质制品中,用量为0.3~1份;在 硬质制品中用量为0.3~0.5份。
增塑料剂与稳定剂
• 第一节 概述
• 一、PVC的热降解与热稳定剂 • PVC热稳定方法:
• 一•是P改V善C合具成有工艺什减么少分特子性链中的不稳 定• 结二构是?加入热稳定剂消除不稳定因素
• 对塑料成型加工而言,后者更具有现实意义
• 热稳定剂: • 凡以改善聚合物热稳定性为目的而 添加的助剂均可称为热稳定剂。 • 但由于PVC的热稳定问题非常突出 ,因此通常所说的热稳定剂即专指PVC 及氯乙烯共聚物使用的热稳定剂。
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