脂肪酸盐对PVC的热稳定作用研究(2)

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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。