熱穩定劑對PVC塑料異型材變色因素的影響

周維紅

江蘇省南通市達欣工程股份有限公司 226671

熱穩定劑對PVC塑料異型材變色因素的影響

周維紅

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穩定劑是能防止或抑制PVC樹脂在成型和使用過程中由于光、熱、氧和機械作用而引起的分解的物質。本文通過熱穩定劑的作用機理、主要性能等的論述，指出了常用熱穩定劑對PVC塑料異型材變色的影響，最后指出了發展綠色環境保型穩定劑應注意的一些事項。

PVC異型材 熱穩定劑 鉛鹽 變色

1 前言

由PVC材料老化機理得知。PVC異型材的老化過程主要是在光、熱、氧綜合作用下，使高分子鏈發生交聯、斷裂以致變色、強度下降的過程。研究和實踐表明，PVC異型材性能的老化，與穩定體系的選用及用量有關。因此，配方中需采用高效率的穩定體系，防止在高溫加工過程中變色，并可保持最終產品在使用期內的外觀及物理性能?？傊畱芊乐筆VC發生任何程度的降解，這是提高PVC異型材耐候性的最主要措施之一。

2 穩定劑的作用及分類

PVC樹脂是一種微粒球狀的顆粒彈性體。穩定劑是在樹脂和穩定劑表面進行，它們之間接觸面積的大小成為穩定劑發揮作用的關鍵。穩定劑越細，越能均勻而充分地分散于樹脂和孔隙之間，增加樹脂與穩定劑的接觸面積，發揮較強的穩定作用。

PVC穩定劑有熱穩定劑，光穩定劑和抗氧穩定劑三大類。熱穩定劑的主要作用是阻止或抑制PVC樹脂成型加工中受熱分解和延長制品使用壽命。光穩定劑是能夠抑制和減弱PVC樹脂及其它助劑光降解的物質?？寡鮿┲饕悄軌蜓泳徱种芇VC及其它助劑氧化降解的物質。在三類穩定劑中，熱穩定劑是最主要的。

3 熱穩定劑的作用機理

與脫出的HCI反應，吸收HCI，抑制自動催化。

置換PVC分子中不穩定的烯丙基氯原子或叔碳位氯原子，抑制脫HCI。

與PVC分子中雙烯發生加成反應，破壞共軛結構，消除雙鍵使之變短變小。

捕捉自由基，阻止鏈式反應，阻止自動氧化，破壞正碳離子鹽。

4 熱穩定劑的主要性能

熱穩定性能高，兼具光穩定性。與PVC樹脂相溶性好，在原料混合與加工過程中易均勻分散。

耐揮發性、耐抽出性、耐遷移性。用于壓延制品擠出成型時，不粘輥、不結垢。

與其它助劑并用，既不降低其熱穩定性，也不降低其它助劑的性能。不降低制品二次加工性能（印刷、焊接、粘接性）。無臭、無毒、不污染環境。

5 常用熱穩定劑的種類及作用

在PVC異型材配方中選用穩定劑時，除了要求承擔熱穩定性外，還要兼具耐候性及可加工性。因為PVC老化過程中放出的HCI，不僅能加速進一步產生新的HCI分子，而且有加速老化降解的促進作用，所以必須有高效的穩定劑能盡快吸收掉HCI，同時具有使形成的高活性聚烯結構失活的效能。最常用的熱穩定體系有以下幾類。

5.1 鉛鹽穩定劑

鉛鹽穩定劑有單體和復合兩大類，目前在我國基本上采用鉛鹽穩定劑作主穩定劑，主要有以下優缺點。

5.1.1 鉛鹽穩定劑的優點。

（1）卓越的熱穩定性，具有絡合能力，可以取代不穩定氯原子，金屬含量高，吸收HCI能力強。優良的電絕緣性。價格低廉。

（2）一些品種耐光性優良，一些品種有良好的潤滑性。如二堿式亞磷酸鉛，穩定性好，有抗氧化和屏蔽紫外線的作用，能賦予型材良好的光穩定性和室外熱氧穩定性及表面光潔性，與TiO2并用可減少紫外線吸收劑和抗氧劑用量，是目前我國PVC型材中應用量最廣泛的穩定體系。

（3）良好的加工性適合各種加工工藝，并有白色顏料作用。

5.1.2 鉛鹽穩定劑的缺點

（1）使用中粉塵大，計量次數多，易發生計量誤差，對型材質量影響大，有污染，粉塵吸入對人體有毒性。使用群青變色概率大。

（2）單體鉛鹽會與型材中的PVC樹脂分解產生的HCI生成PbC12，會使金屬離子有不斷析出現象，當遷移到型材表面，在硫污染較重地區，易發生硫化污染，導致型材變色。因此鉛鹽配方中應加入鉛鹽配方中應加入鉛鎘離子包覆劑、螯合劑等，其作用是與型材生成的氯化物等雜質形成絡合物，防止相容性較差的金屬氯化物析出，防止硫化污染變色。

（3）單體鉛鹽的用量十分重要，一般應高于4.5份，過少不能抑制PVC樹脂分解，過多不利于樹脂塑化，降低熔體表面光澤，促進氧化變色。

5.1.3 復合鉛鹽穩定劑

（1）復合鉛鹽穩定劑以鉛鹽為主，如“三堿式、二堿式”，輔以硬脂酸鹽、如鉛、鋅、鈣等。優異的鉛鹽復合穩定劑是由穩定體系，潤滑體系，抗氧體系、螯合體系，經過特殊的表面處理和聚合工藝形成的均相的有機統一。具有無塵稱量、方便、降低勞動強度、改善配料環境，提高生效效率和產品質量的優點。

（2）復合穩定劑成份復雜，各助劑廠并不統一。復合劑廠不會把真實的原料配方告訴型材廠，型材廠家也就很難準確知曉其構成和添加量。而且很多的助劑廠家是家庭作坊式生產，產能較小、工藝落后、技術水平低、質量不穩定。

（3）整個復合穩定劑系統，其生產工藝、原料配比是一個簡單的機械混合，不是化學合成。多數型材廠也缺乏必備的檢驗標準、檢驗設備和檢驗方法。一旦復合穩定劑發生質量波動，很難查找原因，也無法調節其它助劑用量。這一點不如單體鉛鹽配方那樣有數和方便。

5.2 金屬皂類熱穩定劑

5.2.1 金屬皂可與PVC分子鏈上不穩定氯原子反應，抑制脫氯化氫。金屬皂還可與HCI反應，抑制PVC的催化降解。常用金屬皂類熱穩定劑多為鉛鎘鋇鈣鋅的脂肪酸鹽。金屬皂類熱穩定劑不宜單獨使用，復合并用能取得良好的協同效應。

5.2.2 人工耐老化實驗表明

（1）兩塊純Pb穩定時型材試驗期間，色澤穩定性相當好，但光澤在很早就顯著下降，從而很快使表面粗糙灰化。

（2）用Ba/Ca則相反，光澤沒有變化，顏色穩定性差。

（3）用Ba/Cd/Pb作為穩定劑加上中等用量的TiO2生產的型材，其顏色牢度和光澤持久性得到相應提高，能適應氣候條件惡劣的影響。

（4）在復合體系中鎘是有刷毒的已禁止使用，為此Ba/Cd/Pb的復合體系已不存在，金屬皂類只能在鉛鹽的主導下發揮協同效應。另外金屬皂類還有滑潤作用。

5.3 有機錫類熱穩定劑

5.3.1 有機錫穩定劑是含有碳錫鍵（C-Sn）的烷基化錫的衍生物，這些化合物還可以分為含硫和不含硫類，兩類都能與PVC相溶，使硬PVC具有極好的透明度。

5.3.2 有機錫硫醇鹽具有極好的高溫色度穩定性及長期的動態穩定性，能有效地抑制PVC材料本身發生的變色。與鉛鹽穩定劑相比可產生較低的溶體粘度，這使有機錫成為用于硬PVC最有效的熱穩定劑。

5.3.3 有機錫不會產生結垢，使得生產過程只需很短的停車時間進行設備清洗。它的缺點是有討厭的氣味，不良的光穩定性，及在金屬存在下的交叉著色，需填加較多的TIO2致使成本上升。含硫的有機錫化合物的鉛類、隔類化合物會產生硫化污染，兩者不能接觸并用，有機錫還沒有潤滑作用。

6 結論

穩定劑最主要的功能就是保證型材長期不變色，并保持明亮的光澤度。這個功能不能保持，整個配方體系就要全盤否定，重新設計組合，不管它的加工性能多么好，成本多么低。用戶在20年后發現型材變色已沒有多少怨言，但在兩三年之內就產生變色，用戶就十分失望。這是關系到塑料異型材生死存亡的大問題。

單體鉛鹽中的有效穩定成份和作用是行業標準規定的，它應該成為衡量一切新型穩定劑穩定作用的最低標準。一切新型穩定劑只有首先達到或超過單體鉛鹽配方中的穩定效能之后，再談綠色環保功能。

我們歡迎綠色環保型穩定劑，也希望不再用鉛鹽穩定劑，但不能以降低穩定劑的穩定性，犧牲塑料異型材長遠利益為代價而圖虛名，為了環保而環保。我們要對形形色色名曰降低成本、價格便宜的穩定劑要保持高度警惕，不要因小失大，造成整個型材行業的混亂。

The impacts of heat stabilizers on the discoloration of PVC plastic profiles

Zhou Weihong Nantong Xinda Engineering Stock Co.,Ltd.,Jiangsu 226671

Stabilizer is a substance able to prevent or inhibit the decomposition of PVC resin in molding and using processes arising of the effects of light,heat,oxygen and mechanic movements.This article describes the working principles and main properties of heat stabilizer,and on this basis points out the impacts of common heat stabilizers on the discoloration of PVC plastic pro fi les,and fi nally points out something to be noted in developing green stabilizers.

PVC pro fi le；Heat stabilizer；Lead salt；Discoloration

周維紅，男，1973年3月，江蘇省南通市人，工程師，主要從事建筑施工技術管理工作。