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穩(wěn)定劑
能增加穩(wěn)定性能的化學(xué)物
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(dá)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。
簡介
工業(yè)上常用的熱穩(wěn)定劑主要包括鉛鹽、金屬皂、有機(jī)錫、有機(jī)銻、有機(jī)稀土、純有機(jī)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(jī)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。
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(yán)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(jī)錫
(1)卓越的透明性有機(jī)錫穩(wěn)定劑最大的優(yōu)點是具有卓越的透明性，使用有機(jī)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(jī)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(jī)錫穩(wěn)定劑是無毒的，加之有機(jī)錫穩(wěn)定劑在硬質(zhì)PVC中的遷移極微，因此，有機(jī)錫穩(wěn)定劑是接觸食品用PVC首選的熱穩(wěn)定劑。
(6)成本昂貴同其它類型的穩(wěn)定劑相比，有機(jī)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(jī)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。
(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(qiáng)的覆蓋力，因而具有較強(qiáng)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(jì)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(yán)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(biāo)準(zhǔn)，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。
1.3有機(jī)銻
(2)價格較低有機(jī)銻穩(wěn)定劑比甲基錫或丁基錫都低得多。除此之外，有機(jī)銻使用量較低，因此使用有機(jī)銻可獲得較好的性能/價格平衡。
(3)產(chǎn)品無毒在美國，用雙螺桿擠出機(jī)來制造PVC管時，采用銻系穩(wěn)定劑和硬脂酸鈣及其他潤滑劑組成的配方制造的PVC上水管符合美國NSF(National Sanitation Foundation)規(guī)定。
(4)透明性和光穩(wěn)定性差有機(jī)銻化合物的透明性不如有機(jī)錫穩(wěn)定劑，也低于鋇/福和鈣/鋅金屬皂體系，與鉛鹽類接近，光穩(wěn)定性也較差，因此銻穩(wěn)定劑多用于室內(nèi)無顏色要求的制品。銻穩(wěn)定劑本身也要求貯存于不透明的容器內(nèi)。
(5)潤滑性差銻類穩(wěn)定劑潤滑性較差，因此，它的使用無一例外地要配合大量的潤滑劑。
1.4金屬皂
(1)錫皂穩(wěn)定劑福皂是金屬皂中性能最佳的一類，其優(yōu)點還體現(xiàn)在無初期著色，可制得無色透明產(chǎn)品；優(yōu)良的光穩(wěn)定性；有防止析出粘附的效果。但因錫鹽有毒，在勞動安全衛(wèi)生法中對其制造和使用都有嚴(yán)格的規(guī)定。近年來，福皂的使用呈下降的趨勢。
(2)鋅皂穩(wěn)定劑鋅類穩(wěn)定劑對PVC的熱穩(wěn)定性極差，添加鋅皂的樣片加熱時急劇變黑，即產(chǎn)生所謂“鋅燒(Zine burning)”現(xiàn)象，但其具有如下優(yōu)點：初期著色性優(yōu)良；防止積垢效果好；可提高耐候性；許多鋅皂被認(rèn)可為無毒穩(wěn)定劑，所以與鈣皂可并用于無毒配方。
(4)鈣皂穩(wěn)定劑穩(wěn)定性差，但世界各國公認(rèn)其為無毒添加劑，具有優(yōu)良的潤滑性。
(5)其它金屬皂穩(wěn)定劑工業(yè)上使用的金屬皂還有硬脂酸鎂、硬脂酸銼、硬脂酸鋁、硬脂酸鉀等，其中硬脂酸鎂與硬脂酸鈣相似，可用于接觸食品的材料；硬脂酸鋁與硬脂酸鋅相似，美國FDA和日本氯乙烯食品衛(wèi)生協(xié)會準(zhǔn)許用于食品包裝；硬脂酸銼、硬脂酸鉀也為無毒產(chǎn)品，屬于鉛鹽、錫皂和鋇皂的替代品。
(6)復(fù)合金屬皂穩(wěn)定劑加工行業(yè)對穩(wěn)定劑的性能要求是多方面的，而單一的金屬皂往往滿足不了使用要求，因此復(fù)合穩(wěn)定劑的使用已成為一種趨勢。PVC工業(yè)中極少使用單一的金屬皂化合物，而通常是幾種金屬皂的復(fù)合物。這種復(fù)合物不是性能的簡單加合，而是利用了組分之間的協(xié)同作用。復(fù)合金屬皂穩(wěn)定劑中一般包括穩(wěn)定劑主體(即金屬皂)、溶劑(有機(jī)溶劑、增塑劑、液態(tài)非金屬穩(wěn)定劑等)、功能助劑(輔助穩(wěn)定劑、透明改良劑、光穩(wěn)定劑、潤滑劑等)。根據(jù)形態(tài)分為固體復(fù)合物和液體復(fù)合物，根據(jù)主成分可分為鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、鋇/福復(fù)合穩(wěn)定劑、鋇/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑等。其中鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑因為無毒，在取代有毒金屬方面具有舉足輕重的作用。
1.5稀土穩(wěn)定劑
(1)優(yōu)異的熱穩(wěn)定性稀土穩(wěn)定劑的熱穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)鉛鹽系及鋇/鋅、鋇/鎬/鋅類穩(wěn)定劑。在某些應(yīng)用中，稀土穩(wěn)定劑可部分或全部替代有機(jī)錫。
(2)透明性好稀土穩(wěn)定劑的折光率與PVC樹脂非常接近，可替代傳統(tǒng)使用的有機(jī)錫，用于較高透明性要求的制品領(lǐng)域。
(3)優(yōu)良的耐候性能稀土元素可吸收230-320nm的紫外光，因此，稀土穩(wěn)定劑具有抗光老化作用，適合于PVC波紋板、窗材等戶外制品。
(4)優(yōu)異的電絕緣性能某些稀土多功能穩(wěn)定劑可用于取代鉛鹽系穩(wěn)定劑用于電纜料配方，其電絕緣性能可與鉛鹽媲美。
(6)加工性能稍差稀土穩(wěn)定劑用量較大的情況下，物料的離輥性不理想，有壓析傾向。一般通過配合使用硬脂酸或硬脂酸鈣可達(dá)到較好的效果。
1.6輔助穩(wěn)定劑輔助穩(wěn)定劑包括亞磷酸醋、環(huán)氧大豆油、受阻酚等，主要依靠與金屬穩(wěn)定劑之間的協(xié)同效應(yīng)提高穩(wěn)定效果，一般稱作共穩(wěn)定劑。而介氨基巴豆酸醋、2一苯基叫噪、脈類衍生物、吞一二酮等化合物除了可與金屬穩(wěn)定劑并用而改善金屬穩(wěn)定劑的效果以外，自身也具有一定的穩(wěn)定效能，這類化合物通常稱作純有機(jī)穩(wěn)定劑。PVC穩(wěn)定劑發(fā)展至今天，金屬穩(wěn)定劑的進(jìn)展相對緩慢，而輔助穩(wěn)定劑的研究與開發(fā)空前活躍，已構(gòu)成PvC穩(wěn)定劑領(lǐng)域的一大潮流。輔助穩(wěn)定劑極少單獨使用，常與主穩(wěn)定劑配合使用，改善初期著色，或者改善長期穩(wěn)定性能。
發(fā)展
全球性的環(huán)境保護(hù)要求日益嚴(yán)格，人類對賴以生存的環(huán)境凈化要求日益強(qiáng)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(jìn)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(qiáng)化，也需要時間。
(2)有機(jī)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(jī)錫化合物，標(biāo)志著我國有機(jī)錫的生產(chǎn)已達(dá)到較高的水平。目前，大力發(fā)展我國的有機(jī)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(qiáng)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(jī)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(jī)化合物純有機(jī)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(jī)化合物品種，同金屬穩(wěn)定劑相比，純有機(jī)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。
參考資料
[1]
國內(nèi)外熱穩(wěn)定劑現(xiàn)狀及發(fā)展 · 知網(wǎng)空間[引用日期2020-05-10]
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