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PVC异型材用热稳定剂

发布时间:2019-03-18 16:01:50

    异型材是PVC树脂的主要应用领域之一。PVC异型材门窗也已经成为建筑业不可或缺的重要构件。本文从PVC异型材生产中比不可少的稳定剂出发,分析市场上存在的稳定剂体系。提出提高产品质量、安全和环保的途径。
 一、PVC型材行业概况
  
  全球第一樘PVC塑料门窗于1959年在联邦德国问世以来已经经历了半个世纪,这种人工合成材料PVC为NN-的门窗以其优良的力学性能、较好的耐候(耐紫外煽性能和阻燃性、质轻、寿命长、制作安装方便、低维护或本以及价格便宜等特点,在发达国家有了长足发展。国内的PVC异型材门窗业也经历了30年的发展,从导人期、经高速发展期目前已进入转型期。PVC异型材用热稳定剂体系中国塑料异型材用热稳定剂体系主要有铅盐、有机锡、钙锌及其复合稳定剂。
  
  二、铅盐稳定剂体系
  
  铅盐稳定剂是目前我国塑料门窗生产中使用最多的稳定剂,具有价格低廉及稳定效果好的优点。但是因铅的毒性,虽然并不直接与人体接触,仍对环境和人体健康有潜在威胁。聚氯乙烯耐酸、碱腐蚀,不含增塑剂的硬PVC不易被霉菌分解,但一些使用铅盐稳定剂的PVC异型材门窗使用1-2年以后就失去光泽变黄。3、4年后有的表面有粉化现象。这可能是由于配方中的某组分与潮湿空气中的硫化物反应使门窗劣化之故。
  另外。在美国等地用铅盐作稳定剂加入10份以上紫外线屏蔽剂钛自粉的PVC塑料门窗,经过一段时间,塑料型材表面会发现树脂分解后形成的含铅树脂粉末。这已得到美国国家宇航局高达得空间飞行中心和军方阿伯丁测试中心证实,为此北美地区不准硬聚氯乙烯门窗使用铅稳定剂。我国的PVC异型材铅盐稳定剂配方体系中,钛白粉的用量只有国外加入量的1/2左右,因而光老化严重,以致易变色和进一步生成含铅粉化物。铅盐稳定剂与配方中其他含硫的组分。如填料、着色剂也会有反应致色现象。在制定配方体系时要加以注意。在回收再生过程中,含铅稳定荆的PVC如加进了含硫醇锡稳定剂的回料或废料也会产生此弊病。
  
  三、有机锡稳定剂体系
  
  有机锡是PVC加工中主要热稳定剂之一,也是性能最优良的品种,全球的应用研究已有60年的历史了,在国外发展迅速,尤其在北美。基本以有机锡作为铅稳定剂的替代产品,其国内产量和应用量也在逐年增加。但在替代铅盐体系方面,在中国还显力度不大,原因是多方面的:(1)有机锡对螺杆、机简及破碎机的表面耐腐蚀性及镀层要求较高。现有加工设备大多只适用于传统的铅盐配方体系;(2)塑料制品企业所生产的PVC--U异型材大多为白色,若直接转换成硫醇有机锡配方体系。有时会因为加工中某个环节稍有不慎而引起硫醇有机锡与铅的硫化污染,导致管材表面出现灰色花纹。且污染后的产品破碎后再使用时。还会带来二次污染;(3)有机锡体系的配方设计、工艺控制与铅系配方体系有较大不同,且分解速度较快。
  用有机锡稳定剂体系的PVC制品获得FDA认可,能用于与食品接触的应用,但是,目前市场上有些甲基硫醇锡的有机锡稳定剂中三甲基锡(三甲)含量过高,也有的在操作现场未做好通风等防护。从而发生有机锡中毒的事件。
  美国专利USP 887519指出,甲基硫醇锡成品的毒性高低主要取决于“三甲”的含量。当“三甲”含量达0.3%时,其毒性就接近于丁基硫醇锡的毒性(LD50为1037 mg/kg)。“三甲”易溶于水,蒸气压为1.533 Pa。在常温下就能挥发。且挥发速度比“二甲”、“四甲”均快。在常温下。它可经过呼吸道、消化道和皮肤粘膜等进人人体。井首先被吸收到血液中。因此容易产生危害。从这一角度看,要发展甲基硫醇锡就磐须对产品中的“三甲”含量进行控制。
  PVC制品厂家配料混合过程特别要注意通风。混料时,有机锡稳定剂的挥发速度加快,产生一定数量的有机锡挥发物,可能还会掺杂少量有机锡与PVC反应产物―有机锡氯化物,连同粉尘、水蒸气一同排放出来,使本来就因粉尘污染而劳动条件糟糕的混料工段的环境更加恶劣。由于目前大多数工厂采用传统的人工加料、现场操作的混料方式,而不是音动化程度高、人工参与少的整体配混料系统,工人极易被粉尘和有毒气体侵害。PVC制品可再生利用,各种不同来源的废旧PVC中,含有不等的甲基硫醇锡,再生利用时也要注意防护,PVC废料回收中也有有机锡中毒的例子,不可掉以轻心。
  
  四、钙锌稳定剂体系
  
  国内外现在均重点开发和应用无毒稳定剂。而钙锌复合热稳定剂是其中最具有发展前景的品种。常用的钙锌热稳定剂无毒、廉价、润滑性好,且与铅盐配方体系在配方、润滑机理及加工工艺方面十分相似,替代转换铅盐比较容易,但其热稳定性能较差,而且锌皂常造成制品“锌烧”,在制品性能要求较高的场合,锌皂的使用受到限制。
  
  五、复合稳定剂体系
  
  由于金属活性不同,形成的各种金属皂对PVC稳定能力不同。除Ca/Zn复合稳定剂外。还出现Ca/Zn/Sn、A1/Ca/Zn、ca/zn/Mg、R.e/Zn复合新品种稳定剂。若将活性高的锌皂或者锡皂并用,以及钡、镉、锌等皂类复合产生协同作用,能获得良好的稳定效果。
  
  六、稳定剂的剂型
  
  稳定剂的形态有同体、液体和糊状一般铅盐稳定荆多为固体,有机锡为液体,钙锌以固体为主,也有液体和糊状。目前在PVC硬制品中,绝大多数厂家所用的稳定剂其形态均是以粉状或片状等固体为主。有人认为,液体稳定剂只适用于PVC软制品,用于PVC-U会影响制品性能,原因是液体稳定剂会起增塑作用。其实,液体稳定剂只是热稳定化作用,并无增塑功能。在生产PVC透明制品或符合KoHS指令要求的PVC管材、管件或型材时,会想到有机锡稳定剂。有机锡稳定剂是液体稳定剂,可以在各种不同种类的PVC制品,包括软质、半软质和硬质制品中很好地应用。因此只要热稳定性达到加工要求,液体稳定剂可以用于所有PVC制品,与稳定剂本身状态无关。
  结束语热稳定体系的选择影响PVC-U异型材的质量以及是否环境友好。在各种稳定体系中,钙锌液体复合稳定荆与环境友好,具有较优异的稳定效果,而且使用方便,建议在PVC-U异型材中推广应用。

 

 

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