聚氯乙烯热稳定剂的几个理论问题

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PVC热稳定性的研究

PVC热稳定性的研究

PVC热稳定性的研究PVC(聚氯乙烯)是一种重要的工程塑料,在广泛的行业中得到应用,如建筑、电气、医疗等。

然而,PVC在高温环境下容易发生分解,这限制了其在一些特殊领域的应用。

因此,研究PVC的热稳定性具有重要的意义。

PVC的热稳定性主要取决于其热分解温度和热稳定剂的性能。

热分解温度是指PVC在持续加热过程中开始失去重量的温度点。

较高的热分解温度意味着PVC在高温环境下具有更好的稳定性。

PVC的热稳定剂主要分为有机和无机两类。

有机热稳定剂包括有机锡、有机铅等化合物,主要通过捕捉自由基来保护PVC的分解。

而无机热稳定剂主要是金属盐类,如钙锌盐等,通过催化分解反应来保护PVC。

研究表明,无机热稳定剂具有较高的热稳定性和长期稳定性,但有机热稳定剂对光的敏感性较小。

近年来,研究人员通过改变PVC的结构和添加新型热稳定剂来提高PVC的热稳定性。

例如,通过共聚反应引入不同的单体来改变PVC的结构,可以改善其热稳定性。

此外,一些研究还表明,在PVC中引入纳米填料,如纳米氧化锌、纳米氧化钛等,可以显著提高PVC的热稳定性。

这是因为纳米填料具有较大的比表面积和较高的吸收能力,可以吸收PVC分解过程中产生的自由基,有效抑制PVC的热分解反应。

除了PVC本身的结构和热稳定剂的选择外,研究PVC热稳定性的工作还包括研究PVC在不同温度和气氛下的分解动力学行为。

通过考察PVC的热分解过程中的活化能、反应速率常数等参数,可以深入了解PVC的热稳定性和分解机制。

这对于制定合理的工艺条件和改进PVC材料的热稳定性具有重要意义。

值得注意的是,PVC热稳定性的研究还面临着一些困难和挑战。

首先,PVC的热分解是一个复杂的过程,涉及到多个反应路径和产物。

其次,PVC的熔融温度较低,容易在加热过程中出现融化和洩漏问题。

此外,由于PVC是一种非晶态聚合物,其分子结构和形态的变化会对热稳定性产生影响,这增加了研究的复杂性。

综上所述,研究PVC的热稳定性对于提高PVC材料的应用性能具有重要意义。

PVC配方中热稳定剂的选择要点

PVC配方中热稳定剂的选择要点

PVC配方中热稳定剂的选择要点热稳定剂是PVC配方中的重要添加剂,可以提高PVC材料的耐热性能,防止其在高温下分解产生有害物质。

选择合适的热稳定剂对PVC制品的质量和使用寿命有着重要影响。

以下是PVC配方中热稳定剂的选择要点。

一、稳定效果稳定效果是选择热稳定剂的首要要点。

热稳定剂应能有效防止PVC材料在加热过程中发生分解,减少有害气体和挥发物的产生。

热稳定剂的选择应考虑PVC材料的具体用途和工艺条件,确保其可以在所需的温度范围内提供稳定的性能。

二、耐候性能PVC制品常常需要在户外环境中使用,对于耐候性能的要求较高。

热稳定剂应具有一定的耐候性能,能够抵御紫外线的照射和氧化的影响,保持PVC材料的物理性能和外观。

根据具体应用环境,可以选择耐候性能较好的有机热稳定剂。

三、加工性能热稳定剂的加工性能对PVC制品的成型和加工具有重要影响。

热稳定剂应具有良好的热分解温度,能够与PVC材料充分混合,并在加工过程中不发生显著的分解和挥发。

此外,热稳定剂还应对PVC材料的熔体黏度和熔体流动性能没有显著影响,以确保PVC制品在加工过程中能够获得较好的成型性能。

四、使用安全性热稳定剂在PVC制品中的使用应符合相关的环境保护和安全要求。

热稳定剂不应含有对人体和环境有害的物质,不应有毒、有害挥发物的释放。

最好选择对人体和环境安全无害、符合国家有关规定的热稳定剂产品。

五、经济性热稳定剂的选择还需考虑经济性。

热稳定剂应具有较低的成本,能够在满足性能要求的前提下提供经济的解决方案。

在选择热稳定剂时,应综合考虑性能、价格、技术支持等因素,选择性价比较高的产品。

六、相关技术支持综上所述,选择合适的热稳定剂是保证PVC制品质量和使用寿命的重要保证。

在选择热稳定剂时,需要综合考虑其稳定效果、耐候性能、加工性能、使用安全性、经济性和相关技术支持等因素,以选择最适合的热稳定剂产品。

pvc热稳定剂的作用机理

pvc热稳定剂的作用机理

pvc热稳定剂的作用机理PVC热稳定剂的作用机理引言:PVC(聚氯乙烯)是一种常见的塑料材料,具有良好的耐候性和耐化学性。

然而,PVC在高温条件下容易发生热分解,导致其性能下降。

为了提高PVC的热稳定性,常常需要添加热稳定剂。

本文将介绍PVC热稳定剂的作用机理。

1. 热稳定剂的基本作用热稳定剂是一种能够抑制或延缓塑料在加热过程中发生热分解的添加剂。

对于PVC来说,热稳定剂可以防止其在高温下发生分解反应,从而提高塑料的使用寿命和性能稳定性。

2. 主要作用机理:(1)热稳定剂的抗氧化作用热稳定剂中的抗氧化剂可以有效地抵御PVC在高温下与氧气的反应。

当PVC加热时,氧气会与PVC中的氯原子反应,从而引发自由基反应,导致PVC的热分解。

热稳定剂中的抗氧化剂可以捕获并中和这些自由基,防止它们引发链式反应,从而抑制PVC的热分解。

(2)热稳定剂的酸中和作用PVC的热分解通常是由于酸性物质的存在引起的。

热稳定剂中的酸中和剂可以中和PVC分解过程中产生的酸性物质,从而防止酸催化反应的进行。

通过中和酸性物质,热稳定剂可以保持PVC体系的中性或碱性环境,减缓或抑制PVC的热分解过程。

(3)热稳定剂的氢氯酸中和作用PVC在加热过程中会生成氢氯酸(HCl),而HCl是促进PVC热分解的重要因素。

热稳定剂中的氢氯酸中和剂可以与PVC分解过程中产生的HCl反应,生成相对稳定的化合物,从而减缓或抑制PVC的热分解。

(4)热稳定剂的氢氧化反应作用热稳定剂中的氢氧化物可以与PVC分解产生的酸反应,生成相对稳定的化合物。

这种氢氧化反应作用可以中和酸性物质,降低PVC体系的酸性度,从而减缓或抑制PVC的热分解。

(5)热稳定剂的金属络合作用热稳定剂中的金属络合剂可以与PVC分解过程中产生的酸反应,形成金属络合物。

这些金属络合物具有较高的热稳定性,可以在高温下稳定存在,防止PVC的热分解。

3. 热稳定剂的分类及应用根据作用机理和化学结构的不同,热稳定剂可以分为有机热稳定剂和无机热稳定剂两大类。

PVC的热稳定剂研究

PVC的热稳定剂研究

PVC的热稳定剂研究第一章:绪论PVC是一种重要的合成材料,由于其良好的耐水性、耐酸碱性、绝缘性、可加工性等特性,被广泛地应用于建材、电线电缆、包装材料等领域。

但是,PVC在高温下易发生分解,从而导致其性能下降,严重影响其使用寿命和稳定性。

因此,热稳定剂的研究和应用对于提高PVC材料的性能和可靠性具有重要意义。

第二章:PVC的热分解过程PVC在高温下发生分解是由于其骨架链的解聚和断裂所导致的。

PVC的骨架链含有大量的氯原子,氯原子的取代作用使得PVC的骨架链更加稳定,但是氯原子在高温下会被引起开环反应,从而影响PVC的稳定性。

PVC的热分解过程可以分为以下几个步骤:首先是引发反应,其次是氢氯酸分解反应,最后是氢化反应和排出反应。

其中引发反应是整个过程的关键,也是最容易发生的反应环节。

因此,热稳定剂的设计和选择主要是针对引发反应进行的。

第三章:热稳定剂的种类和作用机理热稳定剂通常被分为有机热稳定剂和无机热稳定剂两大类。

有机热稳定剂主要是稳定剂,常用的有酚类、磷系、氨基酸酯类、醚类、胺类等;无机热稳定剂主要有铅系和钙锌系等。

这些热稳定剂的作用机理主要是抑制或者中和引发反应,或者通过协同作用来提高PVC的热稳定性。

例如有机热稳定剂中的酚类,其作用机理是通过抗自由基过氧化物的作用,来抑制引发反应。

而磷系热稳定剂则是通过停止或者中和引发反应来提高PVC的热稳定性。

第四章:热稳定剂的评价指标及研究进展热稳定剂的评价指标主要包括:初热失重率、最大失重速率、干燥热稳定处理时间、氯含量、不挥发分含量等。

这些指标的测定标准一般采用国家标准和行业标准。

研究表明,热稳定剂的种类和用量对PVC的热稳定性有很大的影响。

不同种类的热稳定剂在其分子结构和分解产物上存在巨大的差别,因此其在提高PVC的热稳定性方面的表现也不尽相同。

近年来,人们对于热稳定剂的研究主要集中在提高其耐用性、延长其使用寿命方面,以及在环保方面的改善和优化等方面。

pvc热稳定性研究

pvc热稳定性研究

pvc热稳定性研究PVC是一种重要的塑料材料,其广泛应用于建筑材料、电线电缆、包装材料等领域。

然而,由于PVC在高温条件下容易分解并释放有害气体,其热稳定性一直是一个研究的热点。

PVC的热稳定性主要受到热分解反应和热分解产物的影响。

热分解反应主要通过两种机制进行:自由基机理和离子机理。

自由基机理热分解过程分为2步:初始分解生成HCl和自由基,然后链反应引发分解形成无定形炭和短链分子,最终生成气体和炭。

离子机理热分解是聚合物与强酸、碱反应形成离子推动热分解。

为提高PVC的热稳定性,人们通常采取两种主要方法:添加热稳定剂和改变PVC本身的结构。

热稳定剂通常是由金属盐和有机化合物组成,其作用是在PVC热分解的过程中吸收和中和产生的HCl以及自由基,从而减缓或抑制热分解反应,提高PVC的热稳定性。

常用的热稳定剂有有机锡盐、铅盐和钙锌盐等。

另外,还可以通过改变PVC的结构来提高其热稳定性。

例如,添加共聚物,通过共聚物聚合物的共价结构稳定PVC的结构;引入杂原子,通过制约共轭结构降低分子的热裂解活性;引入交联剂,通过交联聚合反应提高PVC的热稳定性。

除了添加热稳定剂和改变PVC结构外,还有其他几种方法可以提高PVC的热稳定性。

其中包括降低PVC的分子量和添加抗氧剂。

降低PVC的分子量可以减轻PVC分子在热分解反应中的聚合度,从而提高其热稳定性。

抗氧剂是一类能够抑制氧气对PVC氧化破坏的化合物,通过与自由基反应形成稳定的化合物,从而有效地提高PVC的热稳定性。

此外,研究PVC的热稳定性还需要考虑温度、时间、气氛等因素对PVC的影响。

由于PVC的热分解是一个复杂的过程,其热稳定性的研究需要结合实验测试和理论分析。

常用的实验方法包括热失重分析、差示扫描量热法、红外光谱等。

通过这些实验方法可以获得PVC的热稳定性参数,进而研究其热分解机理和热分解产物。

综上所述,PVC的热稳定性研究是一个复杂而重要的课题。

通过添加热稳定剂、改变PVC结构、降低分子量和添加抗氧剂等方法,可以提高PVC的热稳定性。

pvc热稳定剂分解hcl

pvc热稳定剂分解hcl

pvc热稳定剂分解hcl
PVC热稳定剂是热塑性塑料聚氯乙烯(PVC)中一种添加剂,其作用是提高PVC材料的耐热稳定性和抗衰老性,从而提高其使用寿命和性能。

然而,PVC热稳定剂在使用过程中,会遇到高温环境和其他因素的影响,导致其发生分解产生氯化氢(HCl)等有害气体,对人体和环境造成危害。

因此,了解PVC热稳定剂分解HCl的原理和机理,对于PVC材料的使
用和加工安全、生产环境保护等具有重要意义。

PVC热稳定剂分解HCl的原理和机理主要包括以下几个方面:
1.热分解反应
PVC热稳定剂在高温下会发生热分解反应,产生大量的有害气体,例如氯气、HCl和一氧化碳等。

在这些分解产物中,HCl是最常见和最有害的一种,因为其具有强烈腐蚀性和
毒性,对呼吸道和眼睛等造成直接损害。

2.氧化反应
HCl分子在空气中会受到氧气的作用而发生氧化反应,形成氯化铜等有害物质。

这些
有害物质在环境中积累,污染空气、水源和土壤等,对人类和自然生态系统都具有危害。

3.中和反应
HCl分子在与碱性物质(例如氢氧化钠)接触时,会发生中和反应,生成盐酸等化合物。

这些化合物同样对环境和人体健康造成危害,容易引起腐蚀和刺激等反应。

上述这些反应都会造成HCl的释放和积聚,从而对环境和人体健康造成危害。

因此,
在PVC制品的生产和使用过程中,必须加强PVC热稳定剂的质量控制和使用安全措施,减
少HCl的释放和污染。

具体的方法包括控制制造过程温度、加强废气处理和排放控制、定
期进行环境污染监测、避免长时间接触PVC制品、增强防护能力等。

这些举措将有效保障
生产过程的安全和环境的健康。

PVC热稳定性的研究

PVC热稳定性的研究

PVC热稳定性的研究PVC(聚氯乙烯)是一种常见的塑料材料,具有良好的耐候性、电绝缘性和机械强度,被广泛应用于建筑、化工、电子等领域。

然而,PVC在高温条件下容易发生热降解,导致材料的性能下降。

因此,研究PVC的热稳定性对于提高其使用寿命和扩大应用范围具有重要意义。

PVC主要由乙烯和氯乙烯共聚合而成,热稳定性的研究通常从材料结构和添加剂两个方面展开。

首先,材料结构对PVC的热稳定性有很大影响。

研究表明,PVC的结构中含有大量的氯原子,氯原子与材料主链形成强偶极作用,因此PVC具有较高的极性。

这种极性使得PVC在高温条件下易于发生链解聚和副反应,降低了热稳定性。

因此,改变PVC的结构,减少氯原子含量,可以提高材料的热稳定性。

例如,通过共聚合其他具有较低极性的单体,如乙烯基苯、丙烯酸酯等,可以减弱PVC的极性,从而提高热稳定性。

其次,添加剂是改善PVC热稳定性的重要手段。

一般来说,添加剂主要有热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、增塑剂等。

其中,热稳定剂是最常用的添加剂之一、热稳定剂能够吸收或中和PVC在高温下产生的有害物质,从而延缓热降解反应的进行。

常用的热稳定剂包括有机锡化合物、有机铅化合物、有机锡-多酸盐等。

例如,有机锡热稳定剂是一类广泛应用的热稳定剂,它们能够与PVC反应生成稳定化合物,从而有效延缓PVC的热降解。

抗氧化剂也是常用的PVC添加剂之一、在高温条件下,PVC易受氧化反应影响,导致材料性能下降。

抗氧化剂能够稳定氧化反应,延缓PVC的老化进程。

常用的抗氧化剂有苯并噻二唑、双(烷基化)苯酚等。

光稳定剂是为了提高PVC在阳光照射下的稳定性而添加的。

PVC材料在长时间直射紫外线下容易发生热降解、退色和变质。

光稳定剂能够吸收或散射紫外线,防止其照射到PVC材料上,从而保持材料的稳定性。

常用的光稳定剂有苯并三嗪类、二苯酮类等。

增塑剂是为了提高PVC的柔软性而添加的。

一般来说,常见的增塑剂如酯类、磷酸酯类等对PVC的热稳定性影响较大。

PVC热稳定剂的作用机理文档

PVC热稳定剂的作用机理文档

PVC热稳定剂的作用机理广义地说,凡以改善聚合物热稳定性能为目的而添加的助剂都可称为热稳定剂。

热稳定剂除少量应用于橡胶及其它树脂加工外,主要用于热稳定性问题非常突出的PVC加工。

因此,通常所言的热稳定剂专指PVC及PVC共聚物使用的热稳定剂。

在PVC的热降解过程中,几乎不产生单体,而是生成大量的HCl。

PVC的热降解机理十分复杂,同样,热稳定剂的作用机理也非常复杂。

综合目前的研究成果,热稳定剂的作用可归纳为预防型(中和HCl ,取代不稳定的Cl原子和防止自动氧化)和补救型(与PVC中不饱和部位反应,破坏碳正离子)两种。

具体如下:1.吸收中和HCl,抑制其自动催化作用。

这类稳定剂包括铅盐类、有机酸金属皂类、有机锡化合物、环氧化合物、胺类、金属醇盐和酚盐及金属硫醇盐等。

它们可与HCl反应,抑制PVC 脱HCl的反应。

2.置换PVC分子中不稳定的烯丙基氯原子或叔碳氯原子,抑制脱PVC。

如有机锡稳定剂与PVC分子的不稳定氯原了发生配位结合,在配位体中,有机锡与不稳定氯原子发生置换。

3.与多烯结构发生加成反应,破坏大共轭体系的形成,减少着色。

不饱和酸的盐或酯含有双键,与PVC分子中共轭双键发生双烯加成反应,从而破坏其共轭结构,抑制变色。

4.捕捉自由基,阻止氧化反应。

如加入酚类热稳定剂能阻滞脱HCl ,是由于酚给出的H原子自由基能与降解的PVC大分子自由基偶合,形成不能与O2反应的物质,而具有热稳定作用。

这种热稳定剂可具有一种或兼具几种作用。

理想的PVC热稳定剂应是一种多功能物质,或者是一些材料的混合物,它们能够实现以下功能:1.置换活泼、不稳定的取代基,如连接在叔Cl上的Cl原子或烯丙基氯,生成稳定的结构;2.吸收并中和PVC加工过程中放出的HCl ,消除HCl的自动催化降解作用;3.中和或钝化对降解起催化作用的金属离子及其它有害杂质;4.通过多种形式的化学反应可阻断不饱和键的继续增长,抑制降解着色;5.最好对紫外光有防护屏蔽作用。

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聚氯乙烯热稳定剂的几个理论问题李杰刘芳夏菲摘要本文试图从原子结构理论说明,硫醇有机锡比羧酸有机锡有更优异的热稳定性;金属皂初期着色性差异及有机锡长期热稳定性;纯稀土热稳定剂性能的理论分析,并归纳了影响PVC 透明性的因素。

1、概述热稳定剂是PVC树脂能变成有实用价值的塑料不可缺少的助剂,几十年来,对PVC热分解机理及热稳定剂化作用的研究,均有很大的发展,但热稳定剂的一些理论问题,如常用的金属皂类热稳定剂,为何锌、镉、铝类的皂在PVC里初期着色性很小,而钡、钙、锶初期着色性就较大?同为Sn、Sb热稳定剂为何有机羧酸盐热稳定剂初期着色性就大?而其相应硫醇盐类的初期着色性就小?等等问题却很少见报道,作者试着用原子结构理论对一些问题进行理论分析,对从事生产和应用热稳定剂的同仁或有所补益。

2、有机锡比羧酸有机锡有更优良热稳定性同样的烷基,硫醇锡比羧酸锡初期热稳定性更优异。

其原因是由于与锡相联的硫和氧的原子结构不同所造成的。

氧和硫元素在元素周期中同为第六族元素,它们区别在于其电子结构不同。

表1 氧和硫原子的电子结构及原子特性[1]Tab1:Electric structure and atomic character of oxygen and sulfur由表1可以看出:硫原子比氧原子多一层电子,因而电子的屏蔽作用较大,使硫原子核原子共价半径较大,电离势及电负性比氧小。

电负性它表示元素吸引电子(不是获得电子)倾向性的大小。

总之原子结构决定了硫原子对外层电子吸引力较氧小。

在外因作用下(如热、光及极性分子的诱导效应等)硫醇中的硫原子(SΘ)较羧基中与锡相联的氧原子(OΘ)更容易与PVC中不稳定氯原子相对应的碳原子(C?)形成配位键,最终取代PVC中不稳定氯原子。

从根本上防止PVC脱HCL的降解反应发生。

在这里笔者要强调的是:热稳定剂起稳定化反应的几种类型中,只有消除聚氯乙烯中不稳定氯原子的反应以及抗氧化反应是从根本的上预防聚氯乙烯的降解、交联,其它的如吸收氯化氢、破坏正碳离子以及双键加成反应均是在聚氯乙烯已经分解较严重以后(已经脱HCL,形成了一些双键以后)的补救方法,因而能消除不稳定氯原子的热稳定剂都有良好的初期色相(没有或较少地形成双键)。

热稳定剂消除PVC中不稳定氯原子的前提是两个,其一稳定剂中金属离子有较强的与不稳定氯原子络合能力;其二是有机阴离子有较强的与碳?(C?)络合能力,只有二者络合能力均较强聚氯乙烯的初期着性才较小。

(接近无色,而硫醇锡二者均较强,所以硫醇锡作PVC的热稳定剂,PVC 色相均优异,色相保持时间也较长)。

3、金属皂初期着色差异及有机锡长期热稳定性3.1属皂初期着色性笔者在工作中发现一个有意思的现象,Mg皂的性质与Ca皂很相似(初期着色性严重,但长期热稳定性较好),而Al皂与Zn皂很相似(优良的初期色相及严重的“锌烧”现象);Mg、Ca、Sr、Ba均属元素周期中第二主族元素,它们性质相似,好理解,但Al是第三主族元素,而Zn、Cd是第二副族元素,它们的化学性质为何很相似呢?当然元素周期律中有对角线原理可以说明这一现象,但元素化学性质的异同,其根本原因是其原子结构的异同,其外在表征是原子核中质子对外层电子的束搏力异同性,这个差异性很复杂,但最简便的似近方法是比较元素的电负性,下面列了一些元素的电负性[2]表2 一些元素的电负性Tab2:Electronegativity of some elements由上表可知,第二主族元素Mg到Ba的电负性比较小并且很接近,说明它们吸引电子能力近似并比较弱,它们不能与PVC树脂中不稳定氯原子(ClΘ)形成配位键,因而不能使金属皂的阴离子取代不稳定氯原子从而使PVC脱HCl并形成双键;当PVC体系有相当数量的HCl以后,它们只能吸收HCl,所以它们的有机酸盐作为热稳定剂,初期着色较重;而Zn、Cd、Al、Pb、Sn、Sb的电负性较大(约大50%以上)吸引电子能力较强,能与PVC树脂中不稳定氯原子(ClΘ)形成配位键,因而能使金属皂的阴离子取代不稳定氯原子,能预防PVC分解HCl形成双键反应,所以它们的有机酸盐作为热稳定剂都有较好的初期色相,当然前面提到的有机阳离子与PVC中不稳定氯原子相对应的碳?(C?)形成配键的能力的大小亦影响初期着色性。

现代量子化学指出:Zn原子有4P6个空能级,Al原子有3P5个空能级,Cd有5P6个空能级,Pb有6P4个空能级,Sn有5P4个空能级,这些元素的离子在外力作用下(热、光、极性化合物诱导效应等)能形成SP杂化轨道,可以与相应的碳?(C?)结合不稳定氯原子(ClΘ)形成配位键,稳定剂的阴离子进而取代不稳定氯原子,预防PVC因分解HCl形成双键,所以用这些原子为阳离的热稳定剂初期着色相均较浅。

3.2有机锡类长期热稳定性原因有机锡热稳定剂在参加热稳定化反应后生成的R2SnCl2仍有一定的热稳定作用,这是因为:一方面锡是典型的金属,它的烷基化物锡碳键是共价键,远不如锡氯典型离子键稳定,另一方面二价锡不如四价锡稳定(事实上,二价锡在空气中常温就转化为四价锡,所以在有HCl存在条件下R2SnCl2能继续吸收HCl变成SnCl4)。

4、热稳定剂影响PVC透明度的几个因素作者认为热稳定剂对PVC透明度的影响由以下几个因素所决定。

4.1稳定剂的折射率热稳定剂与PVC树脂的可见光折射率1.52~1.55相同或近似,则PVC制品透明度就较好,反之则透明度就较低。

4.2稳定剂分子(分子团)的线性长度热稳定剂分子(或分子团)线性长度小于可见光波长400~735nm折射光较少,透明度较高,反之透明度较低。

4.3热稳定剂在PVC中的“溶解度”,即相容性所谓相容性系指两种或多种物质混合时的相互亲和力。

相容性好即有可能达到分子级分散。

热稳定剂在熔融状态下与PVC树脂相容性好。

形不成两相,也就是没界面或界面不明显,折射光较少,PVC制品的透明度较高。

液体稳定剂比相应的固体金属皂在PVC中相容性好,分子线性长度亦较小,因而PVC的透明度较高。

液体有机锡热稳定剂透明度最好,这是因为无论是未参加热稳定化反应的热稳定剂本身,还是已参加稳定化反应后生成的R2SnCl2在PVC树脂中均有很好的相容性。

而Ba/Zn、Ba/Cd、Ca/Zn 的硬脂酸皂在PVC中有一定的相容性,透光率亦比较高,但因其相容性有限,分子线性长又较大,参加热稳定化后的生成物是典型的金属盐类如CaCl2、BaCl2等,与PVC的相容性较差,因而用量大时因有较多折射光,影响其透光率而变混浊。

相容性极差的三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅,分子团又比较大,因而PVC制品不透明。

而硬脂酸铅因有一定的相容性,用量少时则为半透明。

5、稀土稳定剂性能及特点的理论分析5.1稀土热稳定剂的性能与特点本文所指稀土热稳定剂是未经人工复合其它金属热稳定剂的纯稀土热稳定剂。

稀土元素镧、铈的离子本身无毒、无色,通过选择适当无毒有机组份可以做成无毒高透明高热稳定效率耐候性优良的热稳定剂。

稀土热稳定剂的特点是具有独特的“偶联性”。

由于这个特点使其在加工时显现为具有加工助剂及内润滑剂的特征,促进树脂塑化;在成品中显出优异的抗冲性剂功效,增加PVC韧性,提高制品力学性能;在与含氧填料如CaCO3等作用时,表现为“增容”作用,在不影响力学性能的条件下,可以提高CaCO3的用量。

5.2稀土热稳定剂性能及特性的理论分析稀土热稳定剂之所以有上述性能是由于稀土离子电子结构所决定。

量子化学指出:稀土离子均有许多空4f、5d空电子能级(电子轨道)它们作为配位中心离子可接受6~12个配位体的孤电子对,同时它又有较大的离子半径。

因而有可能形成6~12个键能不等的配位键,即络合键。

这个特性使稀土热稳定剂有如下功能:除了能与3个或4个HCl分子形成离子键以外,还可能吸附若干个HCl分子形成键能不等的络合物,这就大大减少了作为热降解催化剂自由HCl的浓度,从而有效地降低了HCl催化降解反应速度;亦可与PVC链上不稳定的氯原子络合,使之有可能趋于稳定(以上这些作用在温度较低时最为明显,如软制品中)从而显示高热稳定效率。

当然一个稀土离子极可能同时与两个PVC链上的不稳定氯原子形成配位键,使PVC分子间的作用力得增强,这有利于塑化时剪切力的传递,因而稀土稳定剂有促进塑化能力;并增强了制品的韧性。

同时亦因此而增加了熔体粘度,造成磨擦热的增大,使PVC易于分解,亦由于稀土离子易与聚氯乙烯形成络合键,增大了稀土稳定剂及RECl3与PVC的相容性,因而有可能使稀土热稳定剂及参加热稳定化后生成的典型离子化合物RECl3对PVC的透明度的影响较小。

含氧填料与氯原子相似亦有几个孤电子对,作为配位体亦能与稀土离子形成配位键,形成络合物。

(事实表明La与O2亲合力很强,参看有关书籍)另一方面稀土离子又与PVC有较强的络合力,因而使含氧填料在PVC中相与相的界面不明显,改善了含氧填料与PVC的相容性,减少因加入填料这种非均相物质带来的某些相间的缺陷,(这些缺陷造成或一些力学品质下降)这就有可能在不影响力学性能的前提下,适当增加填料的加入量。

稀土元素的价电子能级与其空电子能级的能级差比较小。

如6S电子能级为6.0(相对值)4f电子能级为6.1,5d电子能级为6.4(注:6S2,5d1杂化后,能级应比6.4更低)[4]另一方面其离子半径较大(第六周期元素)核电荷对电子的束搏力较小,因此它们的电子在外力(光、热等)作用下,电子较易由基态越迁到比较高的能级中,处于激发态,然后通过放出荧光返回基态,因而稀土热稳定剂能吸收紫外光,提高PVC的耐候性。

我国是稀土资源大国(占世界总贮量80%)亦是产量大国,以由于矿型的原因,富集较容易,冶炼成本低;三价镧、铈离子本身无色、无毒、亦无放射性杂质,这些因素均为我国开发稀土热稳定剂提供了得天独厚的有利条件,顺应世界范围对环保要求日益严峻的形势,大力开发100%无铅、无镉、低毒稀土热稳定剂是有重要经济及社会意义。

北京某研究所,根据上述的理论及其它理论与技术,近期已经开发出了系列无毒PVC热稳定剂新品种,如无毒、无味JX-880可用于糖果扭结膜,可以等量取代有机锡M-828;JX-8831可用于无毒透明制品;JX-850可用于无毒透明片材,并可等量取代辛基锡;JX-636可用于上水管,亦可等量取代硫桥丁基锡。

参考文献:1.戴安邦等。

无机化学教程。

北京:人民教育出版社第二版,1972 377;2.周公度编著,结构化学基础。

北京:北京大学出版社,1989 933.R盖希特等编。

成国祥等译。

塑料填加剂北京:化学工业出版社,2000 2374.徐光宪编著,物质结构。

北京:人民教育出版社,1961 81。

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