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有机稀土稳定剂在PVC整料建材中的应用进展
《上海塑料》2010年第3期(总第151期)
有机稀土稳定剂在PVC塑料建材中的应用进展
杜辛颖,董辰光,张智理,李良波,孟平蕊
(济南大学化学化工学院,山东济南250022)
摘要综述近年有机稀土在PVC塑料建村中应用;分析了稀土热稳定剂对PVC的稳定机理;介绍了稀土稳定剂的种类以及稀
土热稳定剂;论述了多功能复合型稀土热稳定剂的特点和应用以及发展趋势。
关键词聚乙烯;稳定机理;有机稀土;塑料建材;应用进展
中图分类号:TQ320.66
文献标识码:A
文章编号:1009-5993(2010)03-0006-04
0前言
种环保型热稳定剂,是近几年来新开发的一种稀
土应用产品,目前已显示出良好的应用前景。其无
PVC塑料由于其独特的技术经济特点以及优毒、优异的热稳定性以及促进熔融、偶联、内增塑
良的耐老化和阻燃等性能,被广泛应用于建筑管增韧等功能,正广泛应用于PVC塑料建材中。
道、建筑门窗、建筑防水、建筑装修、家具制造、功能
材料等建筑领域。随着中国近几年房地产业的迅
稀土热稳定剂稳定机理的探讨
猛发展,国家对基础设施投入加大,中国的塑料建
PVC在光、热、氧以及机械力的作用下,会发
材业已成为塑料行业中仅次于包装的第二大支柱生降解反应,脱除HC1。由于HC?l对降解反应发
产业。2008年1~8月,中国塑料板、管、型材的制生催化效应,致使降解加速。加入稳定剂可以抑制
造行业规模以上的企业累计实现工业总产值比上PVC的降解。作为热稳定剂之一的稀土化合物
年同期増长了36.56%。PVC塑料建材在建筑领其对PVC的热稳定机理人们提出了不同的见解。
域的应用也成为绿色建筑的基础和重要组成部分。范文秀等通过光声光谱研究了稀土稳定剂对
虽然PVC塑料优势明显,但PVC热稳定性较PVC的降解稳定作用。研究表明:稀土硬脂酸盐
差,在外界因素如热、光、氧及力的作用下易发生降的稳定作用是稀土离子改変了PVC的构象,使
解和交联反应,致使PVC加工困难,在加工过程中PVC的构象从稳定性小的平面锯齿式的间同立构
必须加人热稳定剂。目前,广泛使用的PVC热稳转变为稳定性大的全同立构,有效地阻止了长共轭
定剂有铅盐类热稳定剂、有机锡类热稳定剂、金属多烯的形成,増加了PVC的稳定性。郑玉婴等习
皂类热稳定剂、稀土类热稳定剂等。铅盐类有毒采用FTIR发现硬脂酸稀土对PVC的热稳定作用
性,金属皂类的稳定效率低,有机锡类虽然多数无主要是与PVC链端双键及活泼的烯丙基氯发生反
毒,但价格昂贵,如果大量使用有机锡,其总体资源应,阻止形成共轭多烯及链端双键使邻近键变弱,
也将受到限制。随着人们对环境保护意识的加强,减少形成自由基的可能,抑制PVC的降解。强烈
对于绿色建筑概念的重视程度愈来愈高,在塑料建相互作用的结果改变了PVC大分子链的构型,使
材领域拒绝含铅材料的呼声也不断高涨,建筑稳定性较高的全同立构所占的比率增大。
PVC塑料面临逐步淘汰铅盐助剂的趋势。因此,
关于稀土对PVC的稳定机理的研究很多,综
开发和研制无毒、高效、价廉的稳定剂已成为塑料
以上的研究,稀土热稳定剂对PVC热稳定作用
加工领域中一个迫切的课题。稀土热稳定剂作为可归结为:有效地抑制PVC链上不稳定结构的活
泼氯脱除反应;吸附中和HCl从而抑制PVC的降
收稿日期:2010-07-14
作者简介:社辛额(193-),女,预土研究生,主要研究方向为解;捕捉游离基和吸附离子型杂质,提高PVC脱
PVC塑料助剂的合成与应用
HC的活化能;减少形成自由基的可能,抑制PVC
有机稀土稳定剂在PVC塑料建材中的应用进展
《上海塑料》2010年第3期(总第151期)
的降解。
稀土-锌复合热稳定剂是一种安全无毒、价廉
高效的PVC用新一代热稳定剂,适用于所有PVC
2传统稀土热稳定剤
软、硬制品及透明、非透明制品,在环保、性价比等
稀土热稳定剂分为单一的有机酸稀土和复配方面均有优势。 Long Fang等将硬脂酸作为共
型的稀土,对两种稀土热稳定剂目前都进行很多的稳定剂,钙-锌稳定剂作为主稳定剂应用于PVC
研究。单一的稀土热稳定剂是最早开始研究的热中,硬脂酸镧能够明显增强钙锌稳定剂的热稳定
稳定剂,其主要是资源丰富的轻稀土元素的有机酸性能。当2份硬脂酸镧共稳定剂与3份钙一锌稳定
盐,包括硬脂酸稀土、马来酸单十八酯稀土、直链脂剂复合时能明显提高PVC的分解温度。杨占红
肪酸稀土以及一些不饱和酸稀土等
等明发现稀土-锌化合物有很好的协同效应,研究
李良波等通过皂化法制备了环保型稀土稳了用稀土化合物制备稀土-锌复合热稳定剂的工
定剂。该稳定剂虽然稳定性不如传统的铅盐稳定艺,发现影响热稳定性的主要因素是稀土与锌的比
剂,但是能满足加工要求,并且无毒、高效、价廉,耐值,经过研究其最佳比为3:2,所得制品的热稳定
候性和塑化性能优良,有一定的内润滑作用和偶联性远远高于硬脂酸稀土的。刘佳等?研究了稀土
增容作用,改善了PVC的加工性能。该稀土稳定钢盐对液体钙锌及钡锌热稳定剂的改性。通过
剂取代铅、镉、钡等金属盐类是完全可能的,具有广改性,发现镧盐对锌烧现象有较强的抑制能力。研
阔的工业应用前景
究还发现La能明显改善材料的塑化性能,有利
余晓燕用马来酸酐和双酚A合成马来酸单于PVC塑化成型时剪切力的传递,降低老化对材
双酚A酯;利用皂化反应,与氯化稀土的复分解反料造成的力学性能损害。
应,制得马来酸单双酚A酯稀土,添加ZnSt,ES
作为新开发的新型环保型热稳定剂,稀土热稳
BO辅助热稳定剂,用常规的烘箱变色法测试,马来定剂越来越受到PVC塑料建材市场的欢迎。随着
酸单双酚A酯稀土对PVC的热稳定效果明显优PVC塑料建材市场的发展,稀土热稳定剂的需求
于马来酸单十八酯稀土
也越来越大。因此,研究热稳定性能更高的复合型
丁贺等?研究了直链脂肪酸对PVC的稳定稀土热稳定剂将是一个趋势
作用。其对PVC的稳定作用是通过稳定PVC链
中活泼的C!和吸收HCl,抑制PVC降解过程中的3新型高分子稀土热稳定剂
重排反应而实现的。
自20世纪30年代PVC工业化生产以来,在
范文秀等采用复分解法制备了二聚酸镧,采薄膜、板材、管材以及塑料窗框等领域,PVC的应
用刚果红试纸法研究了二聚酸镧的热稳定作用,并用不断拓宽。但同时由于PVC本身存在的熔体黏
与其他热稳定剂如二聚酸钙、二聚酸锌、硬脂酸、度大,流动性差,加工温度和分解温度接近,易在加
硬脂酸钙、硬脂酸锌等进行比较。结果表明:二聚工设备和模具中分解、结焦、难以加工等缺陷,限制
酸钢稳定剂属于长期型热稳定剂,具有良好的热稳了其应用。为了克服PVC的这些缺陷,各种增塑
定作用,且无毒环保。与其他热稳定剂具有很好的剂、加工助剂、冲击改性剂、添加剂等相继问世。
协同作用,与硬脂酸锌并用可有效改善其抑制
丙烯酸酯类共聚物(ACR)系列改性剂因其加
PVC初期着色的效能
工性能好、耐侯性能优异、冲击强度高等综合性能,
一般来说,有机弱酸稀土盐热稳定剂对PVC被公认是目前最好的一类。
的热稳定性和加工性能的改善,要优于无机稀土热
用稀土改性的ACR加工助剂不但具有优异的
稳定剂。单一的稀土热稳定剂具有优异的热稳定加工性能,而且具有良好的热稳定性能。