塑鋼PVC是用什么成分主成的
主要由PVC樹(shù)脂和助劑組成的，其中助劑按功能又分為：熱穩定劑、潤滑，劑、加工改性劑、沖擊改性劑、填充劑、耐老化劑、著(zhù)色劑等。在設計PVC配方之前，首先應了解PVC樹(shù)脂和各種助劑的性能。
原料與助劑
PVC樹(shù)脂
生產(chǎn)PVC塑料型材的樹(shù)脂是聚氯乙烯樹(shù)脂(PVC)，聚氯乙烯是由氯乙烯單體聚合而成的聚
合物，產(chǎn)量?jì)H次于PE，居第二位。
PVC樹(shù)脂由于聚合中的分散劑的不同可分為疏松型(XS)和緊密型(Ⅺ)兩種。疏松型粒徑為0．1—0．2mm，表面不規則，多孔，呈棉花球狀，易吸收增塑劑，緊密型粒徑為0．1mm以下，表面規則，實(shí)心，呈乒乓球狀，不易吸收增塑劑，目前使用疏松型的較多。
PVC又可分為普通級(有毒PVC)和衛生級’ (無(wú)毒PVC)。衛生級要求氯乙烯(VC)含量低于lOXl0-6，可用于食品及醫學(xué)。合成工藝不同，PVC又可分為懸浮法PVC和乳液法PVC。根據國家標準GB／T5761-93《懸浮法通用型聚氯乙烯樹(shù)脂檢驗標準》規定，懸浮法PVC分為PVC-SGl到PVC-SG8Jk種樹(shù)脂，其中數字越小，聚合度越大，分子量也越大，強度越高，但熔融流動(dòng)越困難，加工也越困難。具體選擇時(shí)，做軟制品時(shí)，一般使用PVC-SGl、PVC-SG2、PVC-SG3型，需要加人大量增塑劑。例如聚氯乙烯膜使用SG-2樹(shù)脂，加入50~80份的增塑劑。而加工硬制品時(shí)，一般不加或很少量加入增塑劑，所以用PVC-SG4、VC-SG5、
PVC-SG6、PVC-SG7、PVC-SG8型。如PVC硬管材使用SG-4樹(shù)脂、塑料門(mén)窗型材使用SG-5樹(shù)脂，硬質(zhì)透明片使用SG-6樹(shù)脂、硬質(zhì)發(fā)泡型材使用SG-7、SG-8樹(shù)脂。而乳液法PVC糊主要用于人造革、壁紙及地板革和蘸塑制品等。一些PVC樹(shù)脂廠(chǎng)家出廠(chǎng)的PVC樹(shù)脂按聚合度(聚合度是單元鏈節的個(gè)數，聚合度乘以鏈節分子量等于聚合物分子量)分類(lèi)，如山東齊魯石化總廠(chǎng)生產(chǎn)的PVC樹(shù)脂，出廠(chǎng)的產(chǎn)品為SK-700；SK-800；SK—1000；SK—1100；SK-1200等。其SG-5樹(shù)脂對應的聚合度為1000—1100。PVC樹(shù)脂的物化性能見(jiàn)第四篇。
PVC粉末為一種白色粉末，密度在1．35—1．45g／cm3之間，表觀(guān)密度在0．4-0．5g／cm3。視增塑劑含量大小可為軟、硬制品，一般增塑劑含量0-5份為硬制品，5-25份為半硬制品，大于25份為軟制品。
PVC是一種非結晶、極性的高分子聚合物，軟化溫度和熔融溫度較高，純PVC一般須在160—210~C時(shí)才可塑化加工，由于大分子之間的極性鍵使PVC顯示出硬而脆的性能。而且，PVC分子內含有氯的基團，當溫度達到120~C時(shí)，純PVC即開(kāi)始出現脫HCl反應，會(huì )導致PVC熱降解。因此，在加工時(shí)須加入各種助劑對PVC進(jìn)行加工改性和沖擊改性，使之可以加工成為有用的產(chǎn)品。
PVC樹(shù)脂主要用于生產(chǎn)各類(lèi)薄膜(如日用印花膜、工業(yè)包裝膜、農用大棚膜及熱收縮膜等)、各類(lèi)板、片材(其片材可用于吸塑制品)，各類(lèi)管材(如無(wú)毒上水管、建筑穿線(xiàn)管、透明軟管等)、各類(lèi)異型材(如門(mén)、窗、裝飾板)，中空吹瓶(用于化妝品及飲料)，電纜、各類(lèi)注塑制品及人造革、地板革、搪塑玩具等。各種PVC穩定劑物化性能見(jiàn)表1(轉下一頁(yè))
穩定劑
純的PVC樹(shù)脂對熱極為敏感，當加熱溫度達到90Y：以上時(shí)，就會(huì )發(fā)生輕微的熱分解反應，當溫度升到120C后分解反應加劇，在150C，10分鐘，PVC樹(shù)脂就由原來(lái)的白色逐步變?yōu)辄S色—紅色—棕色—黑色。PVC樹(shù)脂分解過(guò)程是由于脫HCL反應引起的一系列連鎖反應，后導致大分子鏈斷裂。防止PVC熱分解的熱穩定機理是通過(guò)如下幾方面來(lái)實(shí)現的。
通過(guò)捕捉PVC熱分解產(chǎn)生的HCl，防止HCl的催化降解作用。
鉛鹽類(lèi)主要按此機理作用 ，此外還有金屬皂類(lèi)、有機錫類(lèi)、亞磷酸脂類(lèi)及環(huán)氧類(lèi)等。
·置換活潑的烯丙基氯原子。金屬皂類(lèi)、亞磷酸脂類(lèi)和有機錫類(lèi)可按此機理作用。
·與自由基反應，終止自由基的反應。有機錫類(lèi)和亞磷酸脂按此機理作用。
·與共扼雙鍵加成作用，抑制共扼鏈的增長(cháng)。
有機錫類(lèi)與環(huán)氧類(lèi)按此機理作用。
·分解過(guò)氧化物，減少自由基的數目。有機錫和亞磷酸脂按此機理作用。
·鈍化有催化脫HCl作用的金屬離子。
同一種穩定劑可按幾種不同的機理實(shí)現熱穩定目的。
常用穩定劑品種：
1、鉛鹽類(lèi)
鉛鹽類(lèi)是PVC常用的熱穩定劑，也是十分有效的熱穩定劑，其用量可占PVC熱穩定劑的
70％以上。
鉛鹽類(lèi)穩定劑的優(yōu)點(diǎn)：熱穩定性?xún)?yōu)良，具有長(cháng)期熱穩定性，電氣絕緣性能優(yōu)良，耐候性好，價(jià)格低。
鉛鹽類(lèi)穩定劑的缺點(diǎn)：分散性差、毒性大、有初期著(zhù)色性，難以得到透明制品，也難以得到鮮明色彩的制品，缺乏潤滑性，易產(chǎn)生硫污染。
常用的鉛鹽類(lèi)穩定劑有：
(1)三鹽基鉛
分子式為3PbO．PbSO．H20，代號為T(mén)LS，簡(jiǎn)稱(chēng)三鹽，白色粉末，密度6．4g／cm’。三鹽基鉛是常用的穩定劑品種，一般與二鹽亞磷酸鉛一起并用，因無(wú)潤滑性而需配人潤滑劑。主要用于PVC硬質(zhì)不透明制品中，用量一般2~7份。
(2)二鹽基亞磷酸鉛
分子式為2PbO．PbHPO3.H2O，代號為DL，簡(jiǎn)稱(chēng)二鹽，白色粉末，密度為6．1g／cm3。二鹽基亞磷酸鉛的熱穩定性稍低于三鹽基鉛，但耐候性能好于三鹽基鉛。二鹽基亞磷酸鉛常與三鹽基鉛并用，用量一般為三鹽基鉛的1／2。
(3)二鹽基硬脂酸鉛
代號為DLS，不如三鹽基鉛、二鹽基亞磷酸鉛常用，具有潤滑性。常與三鹽基鉛、二鹽基亞磷酸鉛并用，用量為0．5—1．5份。
2、金屬皂類(lèi)
為用量?jì)H次于鉛鹽的第二大類(lèi)主穩定劑，其熱穩定性雖不如鉛鹽類(lèi)，但兼具潤滑性。金屬皂類(lèi)可以是脂肪酸(月桂酸、硬脂酸、環(huán)烷酸等)的金屬(鉛、鋇、鎘、鋅、鈣等)鹽，其中以硬脂酸鹽為常用，其活潑性大小順序為：Zn鹽?Cd鹽?Pb鹽?Ca鹽7．Ba鹽。金屬皂類(lèi)一般不單獨使用，常常為金屬皂類(lèi)之間或與鉛鹽及有機錫等并用。除Gd、Pb外都無(wú)毒，除Pb、Ca外都透明，無(wú)硫化污染，因而廣泛用于軟質(zhì)PVC中，如無(wú)毒類(lèi)、透明類(lèi)制品等。
常用的金屬鹽類(lèi)穩定劑有：
(1)硬脂酸鋅(ZnSt)，無(wú)毒且透明，用量大后，易引起“鋅燒”制品變黑，常與Ba、Ca皂并用。
(2)硬脂酸鎘(CdSt)，為一重要的透明穩定劑品種，毒性較大，不耐硫化污染，抑制初期變色能力大，常與Ba皂并用。
(3)硬脂酸鉛(PbSt)，熱穩定性好，可兼做潤滑劑。缺點(diǎn)為易析出，透明差，有毒且硫化污染嚴重，常與Ba、Cd皂并用。
(4)硬脂酸鈣(CaSt)，加工性能好、熱穩定能力較低，無(wú)硫化污染，無(wú)毒，常與Zn皂并用。
(5)硬脂酸鋇(BaSt)，無(wú)毒，長(cháng)期熱穩定性好，抗硫化污染，透明，常與Pb、Ca皂并用。復合品種常用的有：Ca／Zn(無(wú)毒、透明)、Ba／Zn(無(wú)毒、透明)、Ba／Cd(有毒、透明)及Ba／Cd／Zn。
3、有機錫類(lèi)
有機錫類(lèi)為熱穩定劑中有效的，在透明和無(wú)毒制品中應用廣泛的一類(lèi)，其突出優(yōu)點(diǎn)為：熱穩定性好，透明性好，大多數無(wú)毒。缺點(diǎn)為價(jià)格高，無(wú)潤滑性。
有機錫類(lèi)大部分為液體，只有少數為固體?？梢詥为毷褂?，也常與金屬皂類(lèi)并用。
有機錫類(lèi)熱穩定劑主要包括含硫有機錫和有機錫羧酸鹽兩類(lèi)。
(1)含硫有機錫類(lèi)：
主要為硫醇有機錫和有機錫硫化物類(lèi)穩定劑，與Pb、Cd皂并用會(huì )產(chǎn)生硫污。含硫有機錫類(lèi)透明性好。主要品種有：
a、二巰基異辛酯二正辛基錫(DOTTG)，外觀(guān)為淡黃色液體，熱穩定性及透明性極好，無(wú)毒，加入量低于2份。
b、二甲基二巰基異辛酯錫(DMTFG)，外觀(guān)為淡黃澄清液體，為無(wú)毒、高效、透明穩定劑，常用于扭結膜及透明膜中。
(2)有機錫羧酸鹽：
穩定性不如含硫有機錫，但無(wú)硫污染，主要包括脂肪酸錫鹽和馬來(lái)酸錫鹽。主要品種有：
a、二月桂酸二正丁基錫(DBTL)淡黃色液體或半固體，潤滑性?xún)?yōu)良，透明性好，但有毒，常與Cd皂并用，用量1-2份；與馬來(lái)酸錫及硫醇錫并用，用量0。5—1份。
b、二月桂酸二正辛基錫(DOTL)，有毒且價(jià)高，潤滑性?xún)?yōu)良，常用于硬PVC中，用量小于1．5份。c、馬來(lái)酸二正丁基錫(DBTM)，白色粉末，有毒，無(wú)潤滑性，常與月桂酸錫并用，不可與金屬皂類(lèi)并用于透明制品中。
4、有機銻類(lèi)
具有優(yōu)秀的初期色相和色相保持性，尤其是在低用量時(shí)，熱穩定性?xún)?yōu)于有機錫類(lèi)，特別適于用雙螺桿擠出機的PVC配方使用。
有機銻類(lèi)主要包括硫醇銻鹽類(lèi)、巰基酯硫醇銻類(lèi)、巰基羧酸酯銻類(lèi)及羧酸酯銻類(lèi)等。國內的銻穩定劑主要以三巰基異辛酯銻(ST)和以ST為主要成分的復合穩定劑STH—I和STH-Ⅱ兩種為主。五硫醇銻為透明液體，可用作透明片、薄膜、透明粒料的熱穩定劑。STH-I可以代替京錫C-102，可抑制PVC的初期著(zhù)色，熱穩定性好，制品透明，顏色鮮艷，STH—Ⅱ無(wú)毒，主要用于PVC水管等。
5、稀土穩定劑
選材多為稀土氧化物和稀土氯化物為主，其氧化物和氯化物多為鑭、鈰、鐠、釹等輕稀土元素的單一體或混合體。
稀土元素有著(zhù)相似且異?；顫姷幕瘜W(xué)性質(zhì)，有著(zhù)眾多的軌道可作為中心離子接受配位體的孤對電子，同時(shí)稀土金屬離子有較大的離子半徑，與無(wú)機或有機配位體主要通過(guò)靜電引力形成離子配鍵，作為絡(luò )合物的中心原子，常以d2SP3、d4dP3、f3d5Ssp3等多種雜化形式形成配位數為6—12的絡(luò )合物。
稀土元素優(yōu)良的力學(xué)性能及其分組原理都與稀土元素的幾何性質(zhì)有關(guān)。因為原子和離子的半徑是決定晶體的構型、硬度、密度和熔點(diǎn)等物理性質(zhì)的重要因素，在常溫、常壓條件下，稀土金屬鑭、鐠、釹呈雙六方晶體結構，而鈰呈立方晶體密集(面心)結構，當溫度、壓力變化時(shí)，多數稀土金屬發(fā)生晶型轉變。由于鑭系收縮，鑭系元素的原子半徑、原子體積隨原子序數增加而減小，密度隨原子序數增加而增加，但鈰與鑭、鐠、釹相比，有異?，F象。
在鑭、鈰、鐠、釹中，鑭的化學(xué)性質(zhì)是活潑，但三價(jià)鑭與C1只能生成RECl正絡(luò )合物，而且此絡(luò )合物不穩定，而鈰、鐠這些高價(jià)的稀土離子與Cl生成絡(luò )合物的能力比三價(jià)的鑭要強，它們與Cl配體能生成穩定的負絡(luò )離子，因此，在稀土熱穩定劑的選材上要綜合鑭、鈰、鐠、釹的各自?xún)?yōu)點(diǎn)，在不同的應用范圍，用其高純單一體、混合體或合理搭配。
稀土離子為典型的硬陽(yáng)離子，即不易極化變形的離子，它們與金屬硬堿的配位原子，如氧的絡(luò )合能力很強。稀土化合物對CaC03的偶聯(lián)作用，由于稀土離子和PVC鏈的氯離子之間存在強配位相互作用，有利于剪切力的傳遞從而使稀土化合物能有效地加速PVC的凝膠化，即可促進(jìn)PVC塑化，又可起到加工助劑ACR的作用。同時(shí)，稀土金屬離子與CPE中的C1配位，可使CPE更加發(fā)揮其增韌改性的作用。這些效能發(fā)揮的充分與否、平衡與否，與稀土復合物中的復配助劑有著(zhù)相當大的關(guān)系，復合物中的潤滑體系、加工改性體系都至關(guān)重要，因此復配工藝的好壞直接影響著(zhù)稀土多功能復合穩定劑的效能。性能優(yōu)良的稀土穩定劑應具有以下功能：
(1)優(yōu)異的熱穩定性能
靜態(tài)動(dòng)態(tài)熱穩定性，均與京錫8831相當，好于鉛鹽及金屬皂類(lèi)，是鉛鹽的三倍及Ba／Zn復合穩定劑的4倍?？蓮团涑蔀闊o(wú)毒、透明的，還可部分代替有機錫類(lèi)穩定劑而廣泛應用。稀土穩定劑的作用機理為捕捉HCl和置換烯丙基氯原子，與環(huán)氧類(lèi)的輔助穩定劑具有較好的協(xié)同作用。
(2)偶聯(lián)作用
具有優(yōu)良的偶聯(lián)作用，與鉛鹽相比，與PVC有很好的相容作用，對于PVC-CaCO，體系偶聯(lián)作用較好，有利于PVC塑料門(mén)窗異型材強度的提高。用稀土穩定劑加工的PVC型材的焊角強度比鉛鹽穩定劑的PVC型材焊角強度要高，原料價(jià)格也高一些。
(3)增韌作用
與PVC樹(shù)脂和增韌劑CPE的良好的相容性以及與CaCO3，的偶聯(lián)作用，使PVC樹(shù)脂在加工中塑化均勻，塑化溫度低，型材的耐沖擊性能較好。
稀土穩定劑無(wú)潤滑作用，應與潤滑劑一起加入， 目前我國生產(chǎn)的稀土復合穩定劑是將稀土、熱穩定劑和潤滑劑復配而成的，加入量一般為4-6份。
6、復合鉛鹽穩定劑
鉛鹽穩定劑價(jià)格低廉，熱穩定性好，一直被廣泛使用，但鉛鹽的粉末細小，配料和混合中，其粉塵被人吸入會(huì )造成鉛中毒，為此，科技人員又研究出一種新型的復合鉛鹽熱穩定劑。這種復合助劑采用了共生反應技術(shù)將三鹽、二鹽和金屬皂在反應體系內以初生態(tài)的晶粒尺寸和各種潤滑劑進(jìn)行混合，以保證熱穩定劑在PVC體系中的充分分散，同時(shí)由于與潤滑劑共熔融形成顆粒狀，也避免了因鉛粉塵造成的中毒。復合鉛鹽穩定劑包容了加工所需要的熱穩定劑組份和潤滑劑組份，被稱(chēng)作為全包裝熱穩定劑。它具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
(1)復合熱穩定劑的各種組份在其生產(chǎn)過(guò)程中可得到充分混合，大幅度改善了與樹(shù)脂混合分散的均勻性。
(2)配方混合時(shí)，簡(jiǎn)化了計量次數，減少了計量差錯的概率及由此所帶來(lái)的損失。
(3)簡(jiǎn)便了輔料的供應和貯備，有利于生產(chǎn)、質(zhì)量管理。
(4)提供了無(wú)塵生產(chǎn)產(chǎn)品的可能性，改善了生產(chǎn)條件。
總之，復合熱穩定劑有利于規模生產(chǎn)，為鉛鹽熱穩定劑的發(fā)展提供了新的方向。復合鉛鹽穩定劑一個(gè)重要指標是鉛的含量，目前所生產(chǎn)的復合鉛鹽穩定劑含鉛量一般為20％-60％；在PVC塑料門(mén)窗型材生產(chǎn)上的用量為3．5—6份。表2是一些PVC型材生產(chǎn)用的復合鉛鹽穩定劑的牌號和用量。
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