1.3 PVC的热稳定机理
由于PVC在没到达成型温度前就易分解,所以,一定要加入稳定剂才可以制出PVC成品。而PVC的稳定剂原理如下:稳定剂可以取代不稳定的CL原子或者将HCl中和掉,也可以与PVC的不饱和部分发生反应,通过上述几种途径来抑制PVC的热分解。而热稳定剂的作用原理有如下几种:
① 、热稳定剂通过将不稳定的烯丙基氯中的CL置换掉,从而抑制脱HCl。例如羧酸二烷基锡和硫醇锡等,通过配位基置换PVC上的CL,从而增加PVC的热稳定性。
②、热稳定剂通过中和HCl,从而抑制HCl的自动催化作用,打破PVC分解的循环,从而增加PVC的热稳定性。
② 、热稳定剂通过与多烯结构发生加成反应,从而破坏大共轭体系的形成,使得PVC变色。在PVC原本的双键上加成生成硫基,从而使得PVC稳定。
1.4 PVC的热稳定剂种类
PVC的稳定剂种类大致有如下几种:铅类稳定剂、有机锡类热稳定剂、稀土类热稳定剂、金属皂类热稳定剂,以及钙锌类脂肪酸盐热稳定剂。
铅类稳定剂成本低,热稳定性好,具有良好的介电性能。但是,它存在一个致命性的弊端,就是具有生物积累毒性,而且易生成粉尘。随着各国环境意识的加强,铅类稳定剂已经被逐渐禁止使用。有机锡类热稳定剂的透明性好,大多无毒,是热稳定性能较佳的PVC热稳定剂之一。但由于有机锡价格太高,而且且大多数有机锡没有润滑性,所以并没有得到广泛应用。稀土稳定剂,是我国最多的热稳定剂。它有很多优点。比如说,能提高PVC塑化速度,改善物料流动性,而且无害无毒,符合环保要求,稀土稳定剂还可以吸收紫外线,提高PVC的抗老化性能。但是,稀土稳定剂也有缺点,没有润滑作用,必须要其他热稳定剂协同加入才能防止PVC的过度塑化。金属皂类稳定剂,不能置换出活泼氯原子。与此同时,生成的金属氯化物不能催化脱HC1反应,这类热稳定剂单独使用达不到理想的效果。
钙锌复合热稳定剂的主要稳定剂通常是硬脂酸钙和硬脂酸锌,通常为了满足热稳定性能要求需要将热稳定剂的成分复配并用。其中硬脂酸钙作为热稳定剂可以单独使用。虽然硬脂酸钙的初期着色性严重,但它的长期热稳定性较好。与此同时,硬脂酸锌的使用初期着色性相较于硬脂酸钙优良许多,但是硬脂酸锌的试样后期颜色会急速变黑——属于严重的“锌烧”现象。[5,9]
由于金属元素Zn的电负性大,有很强的吸引电子能力,它能与PVC中的烯丙基氯形成配位键,与此同时,PVC中不稳定的烯丙基氯缓解了PVC脱HCl降解反应速率,所以它具有良好的初期色相。如(1)所示。
但是取代反应发生的时候会生成ZnC12。如反应(2)。ZnC12是路易斯酸,和HCl一样,它是PVC脱HCl的催化剂。它的数量增多将使得PVC快速脱HCl反应——造成“锌烧”现象。如下反应式。
1.5本课题研究的意义和研究内容
综合上述热稳定剂存在的各自的优缺点,钙、锌类热稳定剂是我国PVC热稳定剂无毒化理想的首选。 本课题主要研究脂肪酸盐(主要是脂肪酸钙、脂肪酸锌)对PVC的热稳定作用,通过实验得出最佳效果的热稳定剂,探究热稳定剂提高PVC的最低热降解温度的原因,并作出相应的合理的解释。本实验用电导率法测出含有不同量脂肪酸盐的PVC样品脱HCl的稳定速率和诱导速率,通过比较诱导速率,分析各种脂肪酸盐热稳定剂对PVC的热稳定作用,从而研究出最佳效果的热稳定剂。 脂肪酸盐对PVC的热稳定作用研究(2):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_48923.html