介绍了PVC的热降解和热稳定机理.doc

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1、要介绍了PVC的热降解和热稳定机理，概述了PVC热稳定剂的种类、其作用机理以及用途，并讨论了PVC热稳定剂的现状和其发展趋势。关键词PVC热稳定剂热降解前言        聚氯乙烯(PVC)具有优良的耐腐蚀性和很高的力学性能，又因价格低廉、原料丰富、制造工艺成熟，其制品被广泛应用于工农业生产的各个领域。然而，PVC加工时有一个致命的弱点，就是热稳定性差。因为PVC结构中存在缺陷[1]（头头结构、双键结构的活泼氯原子、聚合物的立构规整性等），而PVC是在高温和高剪切条件下进行加工的,容易脱去分子上的HCl而导致聚合物降解,引起产品变色和制品机械性能等下降,影响其使用及寿命。虽然PVC

2、的热稳定性差，但是PVC的用量仍然很大，仅次于高低密度聚乙烯。因此，提高PVC的热稳定性具有很重要的意义。         热稳定剂是PVC加工不可缺少的主要助剂之一，热稳定剂使用的份数不多，但其作用是巨大的。在PVC加工中使用热稳定剂可以保证PVC不容易降解，比较稳定。PVC加工中常用的热稳定剂有碱式铅盐类稳定剂、金属皂类稳定剂、有机锡稳定剂、稀土稳定剂、环氧化合物等。PVC降解机制复杂,不同稳定剂的作用机制也不相同，所达到的稳定效果也有所区别。 1.PVC的热降解机理 PVC在100～150℃明显分解，紫外光、机械力、氧、臭氧、氯化氢以及一些活性金属盐和金属氧化物[2]等都会大

3、大加速PVC的分解。       PVC的热氧老化较复杂，一些文献报道将PVC的热降解过程分为两步[3]。（一）脱氯化氢：PVC聚合物分子链上脱去活泼的氯原子产生氯化氢，同时生成共轭多烯烃；（二）更长链的多烯烃和芳环的形成：随着降解的进一步进行，烯丙基上的氯原子极不稳定易脱去，生成更长链的共轭多烯烃，即所谓的“拉链式”脱氢，同时有少量的C-C键的断裂、环化，产生少量的芳香类化合物。其中分解脱氯化氢是导致PVC老化的主要原因。关于PVC的降解机理比较复杂，没有统一的定论，研究者提出的主要有[4]自由基机理、离子机理和单分子机理。 2.PVC的热稳定机理        在加工过程中，P

4、VC的热分解对于其他的性质改变不大，主要是影响了成品的颜色，加入热稳定剂可以抑制产品的初期着色性。当脱去的HCl质量分数达到0.1%，PVC的颜色就开始改变。根据形成的共轭双键数目的不同，PVC会呈现不同种颜色（黄、橙、红、棕、黑）。如果PVC热分解过程中有氧气存在的话，则将会有胶态炭、过氧化物、羰基和酯基化合物的生成[5]。但是在产品使用的长时间内，PVC的热降解对材料的性能影响很大，加入热稳定剂可以延迟PVC降解的时间或者降低PVC降解的程度。        在PVC加工的过程中加入热稳定剂可以抑制PVC的降解，那么热稳定剂的起到的主要作用有：通过取代不稳定的氯原子、吸收氯化氢

5、、与不饱和部位发生加成反应等方式抑制PVC分子的降解。理想的热稳定剂应该具有多种功能[6]：(1)置换活泼、不稳定的取代基,如连接在叔碳原子上的氯原子或烯丙基氯,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。 3.PVC热稳定剂、作用机理及用途 3.1铅盐稳定剂 铅盐稳定剂[7]可分为3类：(1)单纯的铅盐稳定剂，多半是含有PbO的盐基性盐；(2)具有润滑作用的热稳定剂，主要是脂

6、肪酸的中性和盐基性盐；(3)复合铅盐稳定剂，以及含有铅盐和其它稳定剂与组分的协同混合物的固体和液体复合稳定剂。 铅盐稳定剂的热稳定作用较强，具有良好的介电性能，且价格低廉，与润滑剂合理配比可使PVC树脂加工温度范围变宽，加工及后加工的产品质量稳定，是目前最常用的稳定剂。铅盐稳定剂主要用在硬制品中。铅盐类稳定剂具有热稳定剂好、电性能优异，价廉等特点。但是铅盐有毒，不能用于接触食品的制品,也不能制得透明的制品,而且易被硫化物污染生成黑色的硫化铅。 RadkaKalouskova[8]等人通过试验，比较了添加硬脂酸铅的PVC的脱去HCl的量与没有添加硬脂酸铅的PVC脱去HCl的量的差别，

7、结果发现了，前者脱HCl的量是后者脱HCl的量的1/2，实验表明硬脂酸铅对PVC有较好的热稳定作用。 Isabellefras[9]等人通过实验，发现硬脂酸铅添加到PVC树脂中，具有热稳定作用的同时，还可以在加工的过程中起到润滑的作用。 3.2金属皂类稳定剂        硬脂酸皂类热稳定剂一般是碱土金属（钙、镉、锌、钡等）与硬脂酸、月桂酸等皂化制取。产品种类较多，各有其特点。一般来说润滑性硬脂酸优于月桂酸，而与PVC相容性月桂酸优于硬脂酸。        金属皂[1