塑料受熱時,達到一定溫度和時間就會產生降解。發生降解后的塑料分子常有自由基,其化學活性能促使其他塑料分子發生降解。熱穩定劑的作用是提高塑料的裂解溫度或去除活性中心。
熱穩定劑的作用機理及其種類
熱穩定劑主要用于聚氯乙烯及其他含氯聚合物。聚氯乙烯的加工溫度與其分解溫度很相近,當在160—200℃的溫度下加工時,pvc會發生劇烈的熱降解,制品變色,因此在加工Pvc制品時必須添加熱穩定劑,使pvc能夠承受所需的加工溫度。
聚氯乙烯分子中存在許多結構上的缺陷,如雙錠、支化點、殘存的引發劑端基、含氧結構等,這些薄弱點經熱或光的活化很容易形成自由基,熱降解中形成的自由基參與了脫氯化氫的反應,如果不抑制氯化氫的產生.分解又會進一步加劇,直至聚氯乙烯樹脂的大分子被裂解成各種小分子為止。
1.作用機理
熱穩定劑的作用機理如下:
(1)吸收、中和氯化氫,抑制其自動催化作用。
(2)置換pvc分于中的不穩定的烯丙基氯原子或叔碳位氯原子,抑制腸氯化氫。
(3)與多烯結構發生加成反應,破壞大共扼體系的形成,減少著色。
(4)消耗自由基、阻止氧化反應。
2.種類
常用熱穩定劑有如下幾種:
(1)鹽基鉛鹽熱穩定劑:如三鹽基硫酸鉛、為2%—5%。鹽基硬脂酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛等。
(2)金屬皂類熱穩定劑:這類熱穩定劑以碩脂酸鹽為主,是銅、鋇、鈣、鎂等的高級脂肪酸鹽,特別是硬脂酸和月桂酸的鹽類。它們有良好的熱穩定作用,還兼起潤滑作用。
(3)有機錫類熱穩定劑:這類熱穩定劑是高效穩定劑,主要品種有二月佳酸二丁基錫、馬來酸二丁基錫、順丁烯二酸二丁基錫等。
(4)環氧化合物類:環氧化合物是PVC的重要輔助熱穩定劑,它們可以增強主熱穩定劑的耐熱性及耐氣候性。主要是一些環氧化油、環氧脂肪酸酌以及環氧樹脂等。
(5)亞磷酸酯類:亞磷酸酷類熱穩定劑屬于輔助熱穩定劑,包括亞磷酸的三芳酪、二烷酯。