有机锡在聚氯乙烯悬浮聚合中的应用

魏家福，万亚格，张 璇

（新疆天业（集团）天能化工有限公司，新疆 石河子 832000）

有机锡类稳定剂由于稳定性和透明性较好，被广泛用于聚氯乙烯树脂后加工中。因此，研究有机锡类稳定剂对树脂热稳定性的影响很有必要，本文选取二月桂酸二丁基锡为稳定剂，探讨了在聚合过程中添加不同含量的有机锡对聚合时间和树脂的老化白度、刚果红热稳定性、粒径分布以及塑化性能的影响。

1 试验部分

1.1 主要试验设备与原材料

20 L不锈钢聚合釜，两层后掠搅拌，威海金鑫石化设备厂；电热恒温鼓风干燥箱，DNG-9146A，上海精宏实验设备有限公司；全自动色差计，SC-80C，北京康光光学仪器有限公司；HAAKE Polylab OS流变仪，德国。

氯乙烯单体，质量分数≥99.9%；脱盐水；聚乙烯醇；羟丙基甲基纤维素；过氧化二碳酸二乙基己酯；过氧化新癸酸异丙基苯酯；二月桂酸二丁基锡。

1.2 聚合试验配方

聚合实验按照以下配方，将有机锡加入量定为0、200×10-6、400×10-6，分别加入到聚合体系内，聚合反应温度设定为57.5℃，各组分配方见表1。

表1 配方表

1.3 聚合试验过程

采用20 L小试聚合釜，先往聚合釜内加入500 g水，用氮气将聚合釜压力打到1.0 MPa以上，保压10 min以上，压力稳定后将水排掉。按配方量分别称取分散剂、水、有机锡，从加料口倒入釜中。然后称取引发剂，用水将引发剂冲入釜内，关闭加料阀，对釜进行抽真空操作，抽真空至-0.08 MPa，加入配方量的单体。将热水槽升温至70℃左右，待单体加入后开始冷搅30 min后开始升温至设定温度，冷水、热水阀开始自动控制。待反应至规定压力降（0.07 MPa），出料。将湿料干燥得到树脂。

1.4 树脂性能测试与表征

白度，GB/T 15595－2008；刚果红时间，GBT/2917-2007；塑化性能，HAAKE转矩流变仪；粒径及其分布，Mastersizer3000。

2 试验结果与讨论

2.1 对聚合反应时间的影响

在不加稳定剂和加入稳定剂情况下，达到相同聚合压力降（0.07 MPa）的聚合时间见表2。

表2 反应时间

从表2可见，在聚合过程中聚合时间随着热稳定剂加入量的增加有所增加，说明稳定剂对聚合起到阻聚或缓聚作用，加入量越多阻聚和缓聚作用越明显，在相同的压力降下，稳定剂加入量越大所需反应时间越长，单釜生产能力也相应的降低。

2.2 老化白度性能分析

老化白度是对产品静态耐热稳定性的一种表征，对产品的后加工及制品耐老化有重要影响。树脂白度低，说明产品分子缺陷结构多，另外，老化白度的高低对产品成型加工的着色有重要影响。老化白度对比结果见表3。

表3 老化白度对比结果

从表3可以看出随着有机锡加入量的增加，树脂的老化白度呈降低的趋势，说明在聚合过程中加入有机锡不利于提高树脂的白度。

2.3 刚果红热稳定性性能分析

聚氯乙烯树脂的热稳定性是决定其质量的重要因素。在生产过程中，因生产工艺不同，在聚氯乙烯分子链上形成不同程度的缺陷结构，这些缺陷结构在约132℃极易放出氯化氢，造成聚氯乙烯树脂的热分解。树脂刚果红对比结果见表4。

表4 树脂刚果红对比结果

从表4可以看出加入有机锡稳定剂其刚果红时间增加，树脂放出氯化氢所需时间变长，有利于后加工的生产。

2.4 塑化性能分析

取68 g聚氯乙烯树脂加1 g铅复合稳定剂，混合，转矩流变仪温度设定175℃，转子转速35 rpm，设定时间600 s，流变性能见表5。

表5 流变性能

加入有机锡稳定剂后树脂的塑化时间延长，塑化温度升高，对塑化扭矩、衡扭矩影响较小。

2.5 激光粒径性能分析

所谓粒度分布就是用一定方法反映出一系列不同粒径颗粒分别占粉体总量的百分比。通常我们将粒径分成多个粒径区间：[D0，D]，[D，D2]，……[D，D n]，各区间内的颗粒数占总数的百分比：W1，W2，……Wn就组成了粒度分布。这种以各粒径区间内的颗粒占总颗粒的百分比表示的粒度分布。又称为粒度的微分分布或频度分布。

表6 粒径分布

从表6可以看出，3种树脂的粒径分布较为集中，说明加入有机锡稳定剂对树脂的颗粒大小影响不大。

3 总结

有机锡在后加工过程中，可以通过配位反应置换聚氯乙烯分子中不稳定的烯丙基氯原子，消除树脂中热降解的引发源，从而使聚氯乙烯树脂稳定。将有机锡（二月桂酸二丁基锡）用于悬浮聚合的聚氯乙烯生产中，通过聚合反应，生产出来聚氯乙烯树脂的刚果红时间有所提升，老化白度有所下降，而对塑化性能及颗粒大小无明显影响。

在实际生产中，有机锡加入量应小于200×10-6。为了提高树脂的质量，应根据客户的实际使用要求，综合考虑树脂的性能，选择在聚合过程加入适量的稳定剂。