热稳定剂对PVC塑料异型材变色因素的影响

周维红

江苏省南通市达欣工程股份有限公司 226671

热稳定剂对PVC塑料异型材变色因素的影响

周维红

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稳定剂是能防止或抑制PVC树脂在成型和使用过程中由于光、热、氧和机械作用而引起的分解的物质。本文通过热稳定剂的作用机理、主要性能等的论述，指出了常用热稳定剂对PVC塑料异型材变色的影响，最后指出了发展绿色环境保型稳定剂应注意的一些事项。

PVC异型材 热稳定剂 铅盐 变色

1 前言

由PVC材料老化机理得知。PVC异型材的老化过程主要是在光、热、氧综合作用下，使高分子链发生交联、断裂以致变色、强度下降的过程。研究和实践表明，PVC异型材性能的老化，与稳定体系的选用及用量有关。因此，配方中需采用高效率的稳定体系，防止在高温加工过程中变色，并可保持最终产品在使用期内的外观及物理性能。总之应能防止PVC发生任何程度的降解，这是提高PVC异型材耐候性的最主要措施之一。

2 稳定剂的作用及分类

PVC树脂是一种微粒球状的颗粒弹性体。稳定剂是在树脂和稳定剂表面进行，它们之间接触面积的大小成为稳定剂发挥作用的关键。稳定剂越细，越能均匀而充分地分散于树脂和孔隙之间，增加树脂与稳定剂的接触面积，发挥较强的稳定作用。

PVC稳定剂有热稳定剂，光稳定剂和抗氧稳定剂三大类。热稳定剂的主要作用是阻止或抑制PVC树脂成型加工中受热分解和延长制品使用寿命。光稳定剂是能够抑制和减弱PVC树脂及其它助剂光降解的物质。抗氧剂主要是能够延缓抑制PVC及其它助剂氧化降解的物质。在三类稳定剂中，热稳定剂是最主要的。

3 热稳定剂的作用机理

与脱出的HCI反应，吸收HCI，抑制自动催化。

置换PVC分子中不稳定的烯丙基氯原子或叔碳位氯原子，抑制脱HCI。

与PVC分子中双烯发生加成反应，破坏共轭结构，消除双键使之变短变小。

捕捉自由基，阻止链式反应，阻止自动氧化，破坏正碳离子盐。

4 热稳定剂的主要性能

热稳定性能高，兼具光稳定性。与PVC树脂相溶性好，在原料混合与加工过程中易均匀分散。

耐挥发性、耐抽出性、耐迁移性。用于压延制品挤出成型时，不粘辊、不结垢。

与其它助剂并用，既不降低其热稳定性，也不降低其它助剂的性能。不降低制品二次加工性能（印刷、焊接、粘接性）。无臭、无毒、不污染环境。

5 常用热稳定剂的种类及作用

在PVC异型材配方中选用稳定剂时，除了要求承担热稳定性外，还要兼具耐候性及可加工性。因为PVC老化过程中放出的HCI，不仅能加速进一步产生新的HCI分子，而且有加速老化降解的促进作用，所以必须有高效的稳定剂能尽快吸收掉HCI，同时具有使形成的高活性聚烯结构失活的效能。最常用的热稳定体系有以下几类。

5.1 铅盐稳定剂

铅盐稳定剂有单体和复合两大类，目前在我国基本上采用铅盐稳定剂作主稳定剂，主要有以下优缺点。

5.1.1 铅盐稳定剂的优点。

（1）卓越的热稳定性，具有络合能力，可以取代不稳定氯原子，金属含量高，吸收HCI能力强。优良的电绝缘性。价格低廉。

（2）一些品种耐光性优良，一些品种有良好的润滑性。如二碱式亚磷酸铅，稳定性好，有抗氧化和屏蔽紫外线的作用，能赋予型材良好的光稳定性和室外热氧稳定性及表面光洁性，与TiO2并用可减少紫外线吸收剂和抗氧剂用量，是目前我国PVC型材中应用量最广泛的稳定体系。

（3）良好的加工性适合各种加工工艺，并有白色颜料作用。

5.1.2 铅盐稳定剂的缺点

（1）使用中粉尘大，计量次数多，易发生计量误差，对型材质量影响大，有污染，粉尘吸入对人体有毒性。使用群青变色概率大。

（2）单体铅盐会与型材中的PVC树脂分解产生的HCI生成PbC12，会使金属离子有不断析出现象，当迁移到型材表面，在硫污染较重地区，易发生硫化污染，导致型材变色。因此铅盐配方中应加入铅盐配方中应加入铅镉离子包覆剂、螯合剂等，其作用是与型材生成的氯化物等杂质形成络合物，防止相容性较差的金属氯化物析出，防止硫化污染变色。

（3）单体铅盐的用量十分重要，一般应高于4.5份，过少不能抑制PVC树脂分解，过多不利于树脂塑化，降低熔体表面光泽，促进氧化变色。

5.1.3 复合铅盐稳定剂

（1）复合铅盐稳定剂以铅盐为主，如“三碱式、二碱式”，辅以硬脂酸盐、如铅、锌、钙等。优异的铅盐复合稳定剂是由稳定体系，润滑体系，抗氧体系、螯合体系，经过特殊的表面处理和聚合工艺形成的均相的有机统一。具有无尘称量、方便、降低劳动强度、改善配料环境，提高生效效率和产品质量的优点。

（2）复合稳定剂成份复杂，各助剂厂并不统一。复合剂厂不会把真实的原料配方告诉型材厂，型材厂家也就很难准确知晓其构成和添加量。而且很多的助剂厂家是家庭作坊式生产，产能较小、工艺落后、技术水平低、质量不稳定。

（3）整个复合稳定剂系统，其生产工艺、原料配比是一个简单的机械混合，不是化学合成。多数型材厂也缺乏必备的检验标准、检验设备和检验方法。一旦复合稳定剂发生质量波动，很难查找原因，也无法调节其它助剂用量。这一点不如单体铅盐配方那样有数和方便。

5.2 金属皂类热稳定剂

5.2.1 金属皂可与PVC分子链上不稳定氯原子反应，抑制脱氯化氢。金属皂还可与HCI反应，抑制PVC的催化降解。常用金属皂类热稳定剂多为铅镉钡钙锌的脂肪酸盐。金属皂类热稳定剂不宜单独使用，复合并用能取得良好的协同效应。

5.2.2 人工耐老化实验表明

（1）两块纯Pb稳定时型材试验期间，色泽稳定性相当好，但光泽在很早就显著下降，从而很快使表面粗糙灰化。

（2）用Ba/Ca则相反，光泽没有变化，颜色稳定性差。

（3）用Ba/Cd/Pb作为稳定剂加上中等用量的TiO2生产的型材，其颜色牢度和光泽持久性得到相应提高，能适应气候条件恶劣的影响。

（4）在复合体系中镉是有刷毒的已禁止使用，为此Ba/Cd/Pb的复合体系已不存在，金属皂类只能在铅盐的主导下发挥协同效应。另外金属皂类还有滑润作用。

5.3 有机锡类热稳定剂

5.3.1 有机锡稳定剂是含有碳锡键（C-Sn）的烷基化锡的衍生物，这些化合物还可以分为含硫和不含硫类，两类都能与PVC相溶，使硬PVC具有极好的透明度。

5.3.2 有机锡硫醇盐具有极好的高温色度稳定性及长期的动态稳定性，能有效地抑制PVC材料本身发生的变色。与铅盐稳定剂相比可产生较低的溶体粘度，这使有机锡成为用于硬PVC最有效的热稳定剂。

5.3.3 有机锡不会产生结垢，使得生产过程只需很短的停车时间进行设备清洗。它的缺点是有讨厌的气味，不良的光稳定性，及在金属存在下的交叉着色，需填加较多的TIO2致使成本上升。含硫的有机锡化合物的铅类、隔类化合物会产生硫化污染，两者不能接触并用，有机锡还没有润滑作用。

6 结论

稳定剂最主要的功能就是保证型材长期不变色，并保持明亮的光泽度。这个功能不能保持，整个配方体系就要全盘否定，重新设计组合，不管它的加工性能多么好，成本多么低。用户在20年后发现型材变色已没有多少怨言，但在两三年之内就产生变色，用户就十分失望。这是关系到塑料异型材生死存亡的大问题。

单体铅盐中的有效稳定成份和作用是行业标准规定的，它应该成为衡量一切新型稳定剂稳定作用的最低标准。一切新型稳定剂只有首先达到或超过单体铅盐配方中的稳定效能之后，再谈绿色环保功能。

我们欢迎绿色环保型稳定剂，也希望不再用铅盐稳定剂，但不能以降低稳定剂的稳定性，牺牲塑料异型材长远利益为代价而图虚名，为了环保而环保。我们要对形形色色名曰降低成本、价格便宜的稳定剂要保持高度警惕，不要因小失大，造成整个型材行业的混乱。

The impacts of heat stabilizers on the discoloration of PVC plastic profiles

Zhou Weihong Nantong Xinda Engineering Stock Co.,Ltd.,Jiangsu 226671

Stabilizer is a substance able to prevent or inhibit the decomposition of PVC resin in molding and using processes arising of the effects of light,heat,oxygen and mechanic movements.This article describes the working principles and main properties of heat stabilizer,and on this basis points out the impacts of common heat stabilizers on the discoloration of PVC plastic pro fi les,and fi nally points out something to be noted in developing green stabilizers.

PVC pro fi le；Heat stabilizer；Lead salt；Discoloration

周维红，男，1973年3月，江苏省南通市人，工程师，主要从事建筑施工技术管理工作。