第一節(jié) 穩(wěn)定劑的簡介
廣義地講,能增加溶液、膠體、固體、混合物的穩(wěn)定性能化學(xué)物都叫穩(wěn)定劑。它可以減慢反應(yīng),保持化學(xué)平衡,降低表面張力,防止光、熱分解或氧化分解等作用。廣義的化學(xué)穩(wěn)定劑來源非常廣泛,主要根據(jù)配方設(shè)計者的設(shè)計目的,可以靈活的使用任何化學(xué)物以達到產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定的目的。狹義地講,主要是指保持高聚物塑料、橡膠、合成纖維等穩(wěn)定,防止其分解、老化的試劑。（立項申請）
第二節(jié) 穩(wěn)定劑的現(xiàn)狀
工業(yè)上常用的熱穩(wěn)定劑主要包括鉛鹽、金屬皂、有機錫、有機銻、有機稀土、純有機化合物等。據(jù)估計,我國目前有熱穩(wěn)定劑生產(chǎn)能力7萬t/a,2000年消費量約為8萬t/a。我國鉛鹽的發(fā)展重點是消除粉塵污染,目前已經(jīng)采取相關(guān)措施;有機錫在我國市場消費比例偏低;由于高性能的輔助穩(wěn)定劑推廣工作不力,市場上還缺乏性價比較優(yōu)的復(fù)合金屬皂體系;稀土穩(wěn)定劑是我國熱穩(wěn)定劑發(fā)展中的一支生力軍。全球熱穩(wěn)定劑的消費已經(jīng)超過30萬t/a,美國代表著世界熱穩(wěn)定劑發(fā)展的最新水平,在無鉛化方面走在世界的前列;日本的熱穩(wěn)定劑產(chǎn)量約6萬一7萬t/a,仍以鉛鹽類為主;西歐熱穩(wěn)定劑消費量約11萬t/a。
第三節(jié) 穩(wěn)定劑的特點及應(yīng)用
在實際配合中,除了要求穩(wěn)定劑滿足熱穩(wěn)定性需要以外,往往還要求其具有優(yōu)良的加工性、耐候性、初期著色性、光穩(wěn)定性,對其氣味、粘性也有嚴格要求,同時,聚氯乙烯制品也是千變?nèi)f化的，包括管材、片材、吹塑件、注塑件、泡沫制品、糊樹脂等,因此,聚氯乙烯加工時熱穩(wěn)定劑的選擇非常重要,加工配方大多需要加工廠家自行開發(fā)。
1.1有機錫
(1)卓越的透明性有機錫穩(wěn)定劑最大的優(yōu)點是具有卓越的透明性,使用有機錫穩(wěn)定劑的PVC配方,可得到結(jié)晶般的制品。正因為如此,有機錫可用于瓶子、容器、波紋板、各種類型的硬質(zhì)包裝容器、軟管、型材、薄膜等。
(2)超凡的熱穩(wěn)定性在熱穩(wěn)定性方面目前還沒有任何其它類型的熱穩(wěn)定劑能超過它。因此,它是硬質(zhì)PVC首選的穩(wěn)定劑,某些品種在軟質(zhì)制品中性能也較好。適用于所有的PVC均聚物,如乳液、懸浮和本體PVC,以及氯乙烯的共聚物、接枝聚合物和共混聚合物。
(3)產(chǎn)品無毒大多數(shù)有機錫穩(wěn)定劑是無毒的,加之有機錫穩(wěn)定劑在硬質(zhì)PVC中的遷移極微,因此,有機錫穩(wěn)定劑是接觸食品用PVC首選的熱穩(wěn)定劑。
(4)良好的相容性有機錫穩(wěn)定劑與PVC相容性良好,因此一般不會出現(xiàn)象鉛鹽穩(wěn)定劑、金屬皂穩(wěn)定劑體系所常見的在金屬表面沉析的現(xiàn)象。
(5)潤滑性差含硫的錫類穩(wěn)定劑自潤滑性稍差,因此,許多市售的含硫有機錫都配合有潤滑劑,以防止加工時熱熔體粘附在加工設(shè)備上。
(6)成本昂貴同其它類型的穩(wěn)定劑相比,有機錫穩(wěn)定劑的綜合性能更接近理想中的穩(wěn)定劑。但所有有機錫穩(wěn)定劑,不管結(jié)構(gòu)如何,主要缺點是制造成本比鉛類穩(wěn)定劑或金屬皂類復(fù)合物高得多。近年來,通過采用新的合成技術(shù),或者降低其在配方中的使用量,已使其配方成本有所下降。70年代,國外開發(fā)了低價錫產(chǎn)品,降低了錫含量,也從一定程度上使價格得以降低。
1.2鉛鹽
(1)l穩(wěn)定性優(yōu)良實驗證明,在常用的鹽基性鉛鹽中,亞硫酸鹽的耐熱性優(yōu)于硫酸鹽,而硫酸鹽的耐熱性優(yōu)于亞磷酸鹽。PVC 行業(yè) 中應(yīng)用極廣的三鹽基硫酸鉛的有效鉛含量較高,比其它產(chǎn)品表現(xiàn)出更為出色的熱穩(wěn)定性。
(2)絕緣性優(yōu)良由于鉛鹽是非離子的,且不導(dǎo)電,因而是惰性的,這使得鉛鹽類穩(wěn)定劑在電線、電纜 行業(yè) 有著廣泛用途。
(3)耐候性優(yōu)良許多鹽類化合物能起到白色顏料的作用,能夠表現(xiàn)出很強的覆蓋力,因而具有較強的耐候性。
(4)透明性差透明性是與耐候性相互關(guān)聯(lián)的問題,在電線、電纜及唱片材料方面使用,不必關(guān)心透明性問題,因為這些產(chǎn)品大多為白色或很深的暗黑色。
(5)價格低廉鉛鹽穩(wěn)定劑是所有穩(wěn)定劑品種中價格最低的,因此,盡管新型穩(wěn)定劑不斷推出,半個世紀之后鉛鹽穩(wěn)定劑仍占據(jù)著穩(wěn)定劑的主導(dǎo)市場。為解決粉塵和分散問題而推出的復(fù)合鉛鹽在價格上有所提高,但仍然保持著與其它類型穩(wěn)定劑的競爭優(yōu)勢。
(6)有毒鉛鹽穩(wěn)定劑的毒性限制了它在許多衛(wèi)生要求嚴格的場合中應(yīng)用。比如許多國家都已經(jīng)修訂了飲用水中鉛含量標準,在PVC上水管中使用鉛鹽已不可能。
(7)分散性差鹽鉛的分散性較差,但新推出的一包裝產(chǎn)品中配合了潤滑劑,從一定程度上解決了分散性問題。正因為鉛鹽穩(wěn)定劑具有以上特點,特別適用于高溫加工,廣泛用于各種不透明硬、軟制品以及電纜料中,如各類管材、板材、室內(nèi)外異型材、泡沫塑料、人造革以及電線、電纜、唱片、焊條等。最重要的鉛鹽穩(wěn)定劑是三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛、二鹽基硬脂酸鉛等。
第四節(jié) 穩(wěn)定劑的發(fā)展前景
全球性的環(huán)境保護要求日益嚴格,人類對賴以生存的環(huán)境凈化要求日益強烈,限制重金屬熱穩(wěn)定劑使用的法規(guī)壓力日益加劇,使得熱穩(wěn)定劑的開發(fā)、生產(chǎn)向無毒、高效、多功能化方向發(fā)展的步伐加快。無錫、低鉛、低塵化以及替代鉛鹽已成為全世界熱穩(wěn)定劑品種開發(fā)的重點。作為穩(wěn)定劑的全新化學(xué)物質(zhì)推出相對較少,而復(fù)合穩(wěn)定劑鋪天蓋地。
各類穩(wěn)定劑的發(fā)展呈現(xiàn)如下趨勢。
(1)鉛鹽無塵是最基本的要求,低鉛是環(huán)境所迫。鑒于鉛鹽在管材、絕緣材料方面的卓越表現(xiàn),無鉛化在世界范圍內(nèi)進程緩慢,鉛鹽真正退出歷史舞臺需要新的性能價格比優(yōu)良的無鉛產(chǎn)品出現(xiàn),需要環(huán)保法規(guī)的強化,也需要時間。
(2)有機錫性能優(yōu)良的甲基錫產(chǎn)品得到了很大發(fā)展,尤其是在中國。我國已擁有多項甲基錫方面的專利,近年來深圳泛勝、湖北南星在甲基錫的生產(chǎn)、推廣方面都做了卓有成效的努力。泛勝公司從原料錫出發(fā),采用自己的專利技術(shù),掌握了年產(chǎn)6000t甲基錫生產(chǎn)技術(shù)關(guān)鍵,并開發(fā)出新的逆酷型有機錫化合物,標志著我國有機錫的生產(chǎn)已達到較高的水平。目前,大力發(fā)展我國的有機錫穩(wěn)定劑,使熱穩(wěn)定劑結(jié)構(gòu)更趨合理,已無技術(shù)方面的障礙,而需要的是政策和法規(guī)的引導(dǎo)。
(3)金屬皂無毒類鈣/鋅穩(wěn)定劑具有極廣闊的發(fā)展空間,國外已在大管徑管材、絕緣領(lǐng)域使用鈣/鋅穩(wěn)定劑。但國內(nèi)對復(fù)合金屬皂開發(fā)不夠重視,高性能的輔助穩(wěn)定劑品種缺乏,與國外相比,反差較大。高性能復(fù)合金屬皂的開發(fā)依賴于高性能的輔助穩(wěn)定劑。
(4)稀土穩(wěn)定劑是屬于中國特色的熱穩(wěn)定劑,發(fā)展勢頭強勁。目前國內(nèi)已有10余個廠家和科研單位涉及稀土穩(wěn)定劑開發(fā),包頭等地廠家抓住我國對西部實施大開發(fā)的機遇,計劃建設(shè)大規(guī)模的稀土穩(wěn)定劑基地。但是,目前推出的稀土穩(wěn)定劑大多是稀土與鉛鹽的復(fù)合物,僅能作為低鉛化的一種過渡產(chǎn)品。稀土穩(wěn)定劑的廣泛使用還需要較好解決其潤滑性和加工性不足的問題。
(5)純有機化合物純有機穩(wěn)定劑作為金屬穩(wěn)定劑的替代物受到重視。Ciba精化、Morton等公司相繼推出了以胺基嚓吮二酮為代表的純有機化合物品種,同金屬穩(wěn)定劑相比,純有機產(chǎn)品屬于環(huán)境友好產(chǎn)品,有望在取代有毒重金屬穩(wěn)定劑方面發(fā)揮巨大的作用。
(6)其它產(chǎn)品近年作為熱穩(wěn)定劑使用的新的化合物包括水滑石系列、高氯酸鹽等。汽巴嘉基公司將高氯酸及其鹽與環(huán)氧化合物、抗氧劑并用于PVC中,獲得了卓越的抗熱及抗色變性能;日本共同藥品推出的水滑石系列是鎂/鋁復(fù)合物,與脂肪酸鋅并用于PVC,可防止配合料著色;德國南方化學(xué)公司建成了年產(chǎn)5000t水滑石的生產(chǎn)裝置,并擁有專利技術(shù)。作為一種對環(huán)境完全無害的添加劑,水滑石有著廣闊的應(yīng)用前景。
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