PVC用的稳定剂包含热稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂和螯合剂。配方设计时按照制品运用需求和加工工艺需求选择区别品种,区别数量的稳定剂。
(一)热稳定剂
热稳定剂必须能够捉捕PVC树脂放出的拥有自催化功效的HCL,或是能够与PVC树脂产生的不稳定聚烯结构起加成反映,以阻止或减轻PVC树脂的分解。通常在配方中按照制品的需求来选择热稳定剂品种。例如:
铅盐稳定剂重点用在硬制品中。铅盐类稳定剂拥有热稳定剂好、电性能优异,价廉等特点。然则其毒性很强,易污染制品,只能生产不透明制品。近年来复合稳定剂海量显现,单组分的稳定剂已有被取代的危险。复合稳定剂的特点是专用性强,污染小,加工企业配料简便等优点。但因为无统一的标准,因此各家的复合稳定剂差异很大。
钡镉类稳定剂是性能较好的一类热稳定剂。在PVC农膜中运用较广。一般是钡镉锌和有机亚磷酸酯及抗氧剂并用。
钙锌类稳定剂可做为无毒稳定剂,用在食品包装与医疗器械、药物包装,但其稳定性相对教低,钙类稳定剂用量大时透明度差,易喷霜。钙锌类稳定剂通常多用多元醇和抗氧剂来加强其性能,近期已然国内已然有用于硬质管材的钙锌复合稳定剂显现。深圳市森德利塑料助剂有限机构成功研发出CZX系列无毒钙锌稳定剂,能够满足硬质管材及管件的生产,并在联塑等管材生产厂家批量运用。
有机锡类热稳定剂性能较好,是用于PVC硬制品与透明制品的较好品种,尤其辛基锡几乎作为无毒包装制品不可缺少的稳定剂,但其价格较贵。
环氧类稳定剂一般做为辅助稳定剂。这类稳定剂与钡镉钙锌类稳定剂并用时能加强光与热的稳定性,其缺点是易渗出。作辅助稳定剂的还有多元醇,有机亚磷酸酯类能。
近年来还显现了稀土类稳定剂和水滑石系稳定剂,稀土类稳定剂重点特点是加工性能优良,而水滑石则是无毒稳定剂。
热稳定剂的选择原则
1. 硬质PVC配方中热稳定剂的选择
硬质PVC中增塑剂加入量少或不加,需求稳定剂的加入量相应增大,且稳定效果要好。
(1)不透明硬制品 常选择的为三碱式硫酸铅及二碱式亚磷酸铅,两者协同加入效果好,加入比例为2:1或1:1,总加入量为3~5份。
(2)透明硬制品 不消铅盐类,常选择除Pb、Ca之外的金属皂类及有机锡、有机锑和稀土稳定剂。其中金属皂类加入量为3~4份,有机锡类为1~1.5份。
2. 软质PVC及PVC糊制品配方中热稳定剂的选择
这类配方中增塑剂含量高,加工温度低,可适当减少稳定剂的加入量。
(1)不透明软制品 常选铅盐(1~2份)与金属皂类(1~2份)协同加入。
(2)半透明软制品 常选择几种金属皂类并用,加入量2~3份。
(3)透明软制品 常用有机锡类(0.5~1份)与金属皂类(1~2份)协同加入。亦可用有机锑及稀土稳定剂代替有机锡。
3. 无毒PVC配方中热稳定剂的选择
(1)不宜选择铅盐类稳定剂。
(2)除Pb、Cd皂外其它金属皂类稳定剂可选择。
(3)无毒有机锡类可选择。
(4)有机锑和稀土类可选择。
(5)辅助稳定剂中的环氧类无毒,能够选择。
4. 主稳定剂的协同功效
在一个PVC配方中,常常选择几个主稳定剂并用,由于区别主稳定剂之间有协同功效。
(1) 三碱式硫酸铅与二碱式亚磷酸铅有协同功效,两者协同比例为2:1或1:1.
(2) 区别金属皂之间有协同功效,金属皂类热稳定次序如下:Cd、Zn>Pb>Ba、Ca。
通常高热稳定性金属皂与低热稳定性金属皂类之间协同功效效果好,如Ca/Zn、Cd/Ba、Ba/Pb、Ba/Zn及Ba/Cd/Zn等复合稳定剂。
金属皂类的协同运用最为常用,它们很少单独运用。
(3) 金属皂类与有机锡类之间有协同功效,在透明配方中两者常常协同加入。
(4) 部分稀土类与有机硒类有协同功效,用稀土取代有机锡可降低成本。
5. 主、辅稳定剂的协同功效
(1)金属皂类与环氧类
(2)金属皂类与多元醇类
(3)金属皂类与β-二酮化合物。
(4)部分稀土与环氧类
(5)金属皂类与亚磷酸酯类。
6. 热稳定剂与其它助剂的并用
有些稳定剂本身无润滑功效,如铅盐、有机锡、有机锑及稀土类,配方中要另一加入润滑剂。有些稳定剂本身有润滑功效,如金属皂类,配方中可不加或少加润滑剂。
含硫有机锡类和有机锑类热稳定剂不可与含Pb、Cd类稳定剂并用,两者并用会出现硫污染。
(二)抗氧剂 PVC制品在加工运用过程中,因受热、紫外线的功效出现氧化,其氧化降解与产生游离基相关。主抗氧剂是链断裂终止剂或叫作游离基消除剂。其重点功效是与游离基结合,形成稳定的化合物,使连锁反应终止,传统PVC用主抗氧剂通常是双酚A,但随着环保需求双酚有A已然逐步淘汰。还有辅助抗氧剂或过氧化氢分解剂,PVC辅助抗氧剂为亚磷酸三苯酯,亚磷酸苯二异辛酯,环保型亚磷酸三烷基酯。主辅抗氧剂并用可发挥协同功效。
(三)紫外线吸收剂在户外运用的PVC制品,因受到它敏感波长范围的紫外线照射,PVC分子成激发态,或其化学键被破坏,导致游离基链式反应,促进PVC降解与老化。为了加强抗紫外线的能力,常加入紫外线吸收剂。PVC常用的紫外线吸收剂有三嗪-5、UV-9、UV-326、TBS、BAD、OBS。三嗪-5效果最好,但因呈黄色使薄膜略带黄色,加入少量酞菁蓝能够改善。在PVC农膜中常用UV-9,通常用量0.2~0.5份。属水杨酸类的TBS、BAD与OBS功效温和,与抗氧剂协同运用,会得到很好的耐老化效果。针对非透明制品,通常经过添加遮光的金红石型钛白粉来改善耐候性,此时倘若再添加紫外线吸收剂,则需要很大用量,不非常合算。