压延成型实例疑难解答
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1.2.12 何谓热稳定剂之间的协同效应?配方设计时应注意哪些问题?

热稳定剂的协同效应是指单独使用一种热稳定剂有时难以满足要求或热稳定效能低,而当两种或两种以上热稳定剂配合使用时,可大大提高其热稳定效能。热稳定剂的协同效应主要是以金属皂类热稳定剂为中心进行的,它涉及以下几个方面:金属皂类热稳定剂之间的配合;金属皂类热稳定剂与环氧化合物的配合;金属皂类热稳定剂与亚磷酸酯的配合;金属皂类热稳定剂与多元醇的配合。在PVC配方设计时,选用热稳定剂时应注意以下几方面的问题。

(1)金属皂类热稳定剂之间的配合

金属皂类热稳定剂有高活性与低活性之分,对于锌皂、镉皂类热稳定剂等高活性皂而言,单独使用时,对β-氯原子具有较强的置换能力,能很好地抑制树脂的前期着色,但置换后生成的金属氯化物(如ZnCl2)能活化PVC分子链中的C—Cl键,促进脱HCl反应,故后期色相很差。用锌皂类热稳定剂造成的PVC后期急剧变黑,称为“锌灼烧”现象。而钙、钡等低活性皂类热稳定剂单独使用时,其置换β-氯原子的能力弱,故前期色相差,但其相应的金属氯化物(如CaCl2)对PVC脱HCl无催化作用,故后期色相好。若将两者配合使用(如锌/钙皂),则PVC树脂的前期与后期色相均很好,这是两种皂类间发生了协同作用的结果。

(2)金属皂类热稳定剂与环氧化合物的配合

金属皂类热稳定剂与环氧化合物并用时,环氧化合物可先与氯化氢发生开环加成反应,生成的氯代醇再与金属皂反应,生成环氧化合物与金属氯化物;环氧化合物与锌皂类热稳定剂配合使用时,在锌化合物的存在下,环氧化合物能置换烯丙基氯,形成稳定的醚化合物,从而能更有效地防止PVC降解,起到良好的协同效果。

(3)金属皂类热稳定剂与亚磷酸酯的配合

锌皂在使用过程中易发生“锌灼烧”,故其应用受到一定限制。而与亚磷酸酯配合使用时则能克服“锌灼烧”现象。

(4)金属皂类热稳定剂与多元醇的配合

多元醇不能单独作为热稳定剂使用,但它与金属皂类热稳定剂配合使用时,显示出卓越的热稳定效果,能明显延长脱HCl的诱导期,并能抑制树脂的着色。