硫醇甲基錫在PVC加工中的熱穩(wěn)定性及加工性能測試

李祥彥，易強順，朱朝剛

(云南錫業(yè)股份有限公司，云南個舊)

熱穩(wěn)定劑是塑料助劑的重要組成的部分。熱穩(wěn)定劑主要分為鉛鹽、有機錫、金屬皂、有機化合物、稀土5大體系，其中，有機錫類熱穩(wěn)定劑具有良好的熱穩(wěn)定性和耐候性、初期著色性、無毒性、透明性等優(yōu)異性能［1］，成為目前用途最廣、頗具發(fā)展前途的一類熱穩(wěn)定劑。硫醇甲基錫是應用效果最好的一種有機錫穩(wěn)定劑，除具有有機錫的普遍特性外，還具有高的熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的初期著色性，其制品透明度極高。采用硫醇甲基錫作熱穩(wěn)定劑制得的塑料制品已被德國聯(lián)邦衛(wèi)生局，美國食品和藥物管理局及其它世界衛(wèi)生監(jiān)督機構(gòu)認定為無毒、安全制品。在美國，這類塑料制品已通過了美國食品和藥物管理局批準(21 CFR 178.2010)，可用于食品包裝材料和上水管等［2～5］。

本文通過在PVC加工中添加硫醇甲基錫作為熱穩(wěn)定劑進行PVC加工熱穩(wěn)定性、流變性能的研究，分析硫醇甲基錫熱穩(wěn)定劑對PVC的熱穩(wěn)定性和流變性能的影響。

1 試驗部分

1.1 試劑及儀器

PVC粉(SG－5，S60);ACR(石蠟);70S(脂肪酸與多元醇的齊聚復合酯);G16(不飽合脂肪酸偏季戊四醇酯);硫醇甲基錫YT181A。

實驗室兩輥軋輪機;BRABENDER轉(zhuǎn)(扭)矩流變儀;便攜式溫度檢測儀;老化試驗箱;黃度指數(shù)測定儀。

1.2 試驗方法

采用實驗室兩輥軋輪機對PVC加工的熱穩(wěn)定性能進行測試;采用BRABENDER轉(zhuǎn)(扭)矩流變儀進行PVC流變性能的測試。

1.3 性能測試

1.3.1 熱穩(wěn)定性能試驗

輥溫:200℃;輥距:0.4 mm;輥速:主輥 30 Hz;從輥 24 Hz。

樣品配方:與文獻標準配方［1］為基礎(chǔ)，結(jié)合本試驗的設備和項目組的試驗經(jīng)驗進行配方。見表1。

表1 熱穩(wěn)定性試驗加工配方Tab.1 Test processing recipes of thermal stability

1.3.2 流變性能測試

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速30 r/min;設定溫度180℃;試驗時間40 min;試樣重量58 g;試驗載荷5 kg。

樣品配方:參照酯基硫醇甲基錫熱穩(wěn)定劑典型配方［1］，選擇硬脂酸鋅替代硬脂酸鈣，對相關(guān)助劑用量根據(jù)項目組長期試驗經(jīng)驗進行。見表2。

表2 流變性能測試配方Tab.2 Test processing recipes of rheological properties

2 結(jié)果與討論

2.1 熱穩(wěn)定性試驗

按表1進行PVC配料，按控制參數(shù)進行試驗，間隔3min取樣制片，測定黃度指數(shù)。試驗結(jié)果見圖1。

圖1 PVC黃度指數(shù)變化趨勢Fig.1 PVC yellowness index trends

由圖1可知，加入1.0份的硫醇甲基錫，在200℃的加工條件下，PVC制品隨著時間延長黃度增加，在0～9 min之間變化相對平緩，在12 min后變黃速度加快，說明硫醇甲基錫在PVC加工過程中具有良好的熱穩(wěn)定性。

2.2 流變性能測試

試驗結(jié)果見圖2。

圖2 流變性能測試結(jié)果Fig.2 Test results of rheological properties

圖2說明，硫醇甲基錫在PVC加工中作為熱穩(wěn)定劑有較好加工性能。在本試驗條件下，PVC熔融時間(A－X)在1 min左右，其凝膠化速度為120 Nm/min;在約15 min(E點)時PVC流變性能曲線發(fā)生突變，PVC迅速分解，平衡扭矩迅速升高。

3 結(jié)論與建議

通過PVC加工的動態(tài)試驗，利用兩輥塑煉機和轉(zhuǎn)(扭)矩流變儀對硫醇甲基錫在PVC加工過程中的熱穩(wěn)定性及流變性能進行測試，試驗結(jié)果表明硫醇甲基錫在PVC加工過程中有良好的熱穩(wěn)定性及優(yōu)越的流變加工性能。

硫醇甲基錫在PVC的應用中，各PVC生產(chǎn)企業(yè)的配方、PVC制品品種、工藝不盡相同。筆者建議，為有效地指導應用企業(yè)針對自身的配方進行硫醇甲基錫的使用及硫醇甲基錫產(chǎn)品質(zhì)量的提升，硫醇甲基錫生產(chǎn)企業(yè)與應用企業(yè)間應建立相關(guān)技術(shù)合作關(guān)系，結(jié)合應用企業(yè)的生產(chǎn)設備特性、工藝控制參數(shù)、配方，進行硫醇甲基錫的熱穩(wěn)定性，加工性能測定，對PVC加工配方、工藝進行改進，促進PVC產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

［1］吳茂英.PVC熱穩(wěn)定劑及其應用技術(shù)［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2010(11):7－8.

［2］于廣河，韓永和，江從宇，等.PVC用SS－218硫醇甲基錫熱穩(wěn)定劑［J］.塑料，2003(3):18－19

［3］殷宇晨，于世發(fā)，錢鑫，等.靜態(tài)熱穩(wěn)定性實驗在PVC透明硬制品用鈣鋅熱穩(wěn)定劑篩選中的應用［J］.中國塑料，2012(11):101－106.

［4］高爾金.中國PVC熱穩(wěn)定劑生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.聚氯乙烯，2008(4):6－9.

［5］侯小娟，吳英華，吳瑋琳，等.YI酸鋅及其互配物作為PVC熱穩(wěn)定劑的性能研究［J］.化工時刊，2007(1):6－8.