塑料为什么要加入热稳定剂?
热稳定剂属于稳定剂中的一种,它是一种使塑料在高温环境下品质不劣化的添加剂。由于PVC的热稳定性很差,而其他塑料在成型加工的温度范围内热稳定性均较好。因此,热稳定剂的主要使用对象也就是PVC。
1.加入热稳定剂的目的
众所周知,塑料制品的成型是通过热加工而得到,当树脂等各种原料在受热、软化、熔融、模塑时,要经受高温的考验。而诸如PVC类的树脂,由于加工温度与其分解温度很相近,当处于160- 200℃的温度下加工时,PVC即发生剧烈的热降解,大分子链断裂,制品变色,性能劣化。为了制止这种现象发生,有必要加入热稳定剂,否则, 这种制品就无法使用。
2. 热稳定剂的作用机理
( 1) 吸收和中和氯化氢,抑制其自动催化作用,在PVC的热降解过程中,要产生大量的氯化氢,这种脱出的氯化氢又对PVC产生催化降解作用,使降解加速进行,因此,吸收和中和氯化氢,将会控制热降解的速度。
( 2) 消耗自由基,阻止氧化反应进行。PVC分子结构中存在许多缺陷,这些薄弱点经热的催化活化时,很容易形成自由基,它们会加速氧化降解反应进行。而热稳定剂可以消耗这些自由基,从而使朔料性能不至于劣化。
(3 ) 置换PVC分子中的不稳定的烯丙基氯原子或叔碳氯原子,抑制氯化氢的脱出,使降解反应缓解。
(4 ) 与 PVC 分子中的共轭双链发生双烯加成反应,从而破坏其共轭结构,抑制其分解变色。
3.注塑成型中常用的热稳定剂
铅盐热稳定剂、金属皂类热稳定剂、有机锡类热稳定剂、复合热稳定剂
出处:网页链接
常用的PVC热稳定剂种类都有:
热稳定剂是一类能防止或减少聚合物在加工使用过程中受热而发生降解或交联,延长复合材料使用寿命的添加剂。常用的稳定剂按照主要成分分类可分为盐基类、脂肪酸皂类、有机锡化合物、复合型热稳定剂及纯有机化合物类。
1)盐基类热稳定剂:盐基类稳定剂是指结合有“盐基”的无机和有机酸铅盐,这类稳定剂具有优良的耐热性、耐候性和电绝缘性,成本低,透明性差,有一定毒性,用量一般在0.5%~5.0%。(文章来源环球聚氨酯网)
2)脂肪酸类热稳定剂:该类热稳定剂是指由脂肪酸根与金属离子组成的化合物,也称金属皂类热稳定剂,其性能与酸根及金属离子的种类有关,一般用量为0.1%~3.0%。
3)有机锡类热稳定剂:该类热稳定剂可与聚氯乙烯分子中的不稳定氯原子形成配位体,而且在配位体中有机锡的羧酸酯基与不稳定的氯原子置换。这类热稳定剂的特点是稳定性高、透明性好、耐热性优异,不足之处是价格较贵。
4)复合型热稳定剂:该类热稳定剂是以盐基类或金属皂类为基础的液体或固体复合物以及有机锡为基础的复合物,其中金属盐类有钙—镁—锌、钡—钙—锌、钡—锌和钡—镉等常用的有机酸如有机脂肪酸、环烷酸、油酸、苯甲酸和水杨酸等。
5)有机化合物热稳定剂:该类热稳定剂除少数可单独使用的主稳定剂(主要是含氮的有机化合物)外,还包括高沸点的多元醇及亚磷酸酯,亚磷酸酯常与金属稳定剂并用,能提高复合材料的耐候性、透明性,改善制品的表面色泽。
阻燃剂:赋予易燃物质难燃性的功能性助剂,仅仅是阻止燃烧,一般是硅氧烷等硅类化合物
热稳定剂,是保持物质在热环境中化学和物理性质稳定添加剂,一般是有机金属化合物
热稳定剂 主要功能是防止加工时的热降解,也有防止制品在长期使用过程中老化的作用。
增塑剂主要作用是削弱聚合物分子之间的次价健,即范德华力,从而增加了聚合物分子链的移动性,降低了聚合物分子链的结晶性,即增加了聚合物的塑性,表现为聚合物的硬度、模量、软化温度和脆化温度下降,而伸长率、曲挠性和柔韧性提高。
PVC树脂在成型加工提度条件下,会因脱HCL作用、自动氧化以及大分子链受到机械剪切而遭到损害,这种热降解是由数种反应而引起的.它会导致颜色由白色-粉红色-红色-棕色-黑色。另外PVC分解时脱掉氯化氢后,形成多烯结枸,出现交联现象,导致制品变硬、发脆,直至破坏.为了避免这种现象,所以需要加入热稳定剂。
一般说,在热应力作用下PVC树脂脱氯化氢占优势,另外自动氧化和链断裂也有助于产生引发脱HCl等.
为改善PVC树脂的耐热性质,通常需要加入铅盐类、水滑石类、金属皂、钙锌等热稳定剂,其消费量为PVC树脂产量的4%左右.
热稳定剂应该具备的作用为:
1 捕捉PVC在降解时放出的氯化氢,
2 与PVC中游离基起反应,与PVC降解时产生的共轭双键结构起加成作用,
3 能防止氧化及饨化具有催化作用的金属氯化物,
4能置换PVC中不稳定的氯原子.
热稳定剂的发展方向是:无毒、高效、多功能、低成本、非重金属化、复合装等。
常见的热稳定剂种类有:
① 铅类稳定剂,如三碱式铅盐、二碱式铅盐等,
② 金属皂类稳定剂.如硬脂酸颈、硬脂酸镉、硬脂酸钙、硬脂酸锌等,
③ 有机锡稳定剤,如二月桂酸二丁基锡、二马来酸二丁基锡等,
④ 锑稳定剤.如硫醇锑类、羧酸酯锑类,
⑤ 有机辅助稳定剂,如亚磷酸酯类、环氧化合物类、多元醇类等,
⑥ 水滑石类稳定剂,如水滑石钙锌稳定剂,用于型材管材电缆料等,
最近开发了水滑石稳定剂和液体水滑石稳定剤,其热稳定效率优于铅盐及钡锌稳定剂.其特点是低毒、透明、耐候性好。
水滑石稳定剂种类有:脂肪酸水滑石、月桂酸水滑石、硬脂酸水滑石、油酸水滑石等。
加热稳定剂是为了防止热分解,
加抗氧剂,是为了防止遇到氧气分解
加光稳定剂,是为了防止遇到紫外线的时候分解。
Pvc热稳定剂中加入的量会根据稳定剂的不同而有所不同。
一般情况下铅盐稳定剂家3~4份,
钙锌稳定剂加2-3份。
液体稳定剂加1份左右。
常见的PVC加工热稳定剂种类有:
① 铅类稳定剂,如三碱式铅盐、二碱式铅盐等,
② 金属皂类稳定剂.如硬脂酸锌、硬脂酸镉、硬脂酸钙、硬脂酸锌等,
③ 有机锡稳定剤,如二月桂酸二丁基锡、二马来酸二丁基锡等,
④ 锑稳定剤.如硫醇锑类、羧酸酯锑类,
⑤ 有机辅助稳定剂,如亚磷酸酯类、环氧化合物类、多元醇类等,
⑥ 水滑石类稳定剂,如水滑石钙锌稳定剂,