硬脂酸钙和硬脂酸锌在钙锌稳定剂配方中的作用机理

标签:
钙锌稳定剂 |
PVC加工过程中其大分子链上的不稳定氯原子(如烯丙基氯)受热易脱HCL,形成具有共轭双键的多烯结构,导致PVC颜色发生如下变化:无色(或白色)~淡黄~黄橙~红橙~红棕~褐,使PVC的物理化学性能变差。
钙锌稳定剂的作用机理就是:Zn皂作为主稳定剂,同时具有置换活泼氯和吸收HCl的功能,随后生成的金属氯化物是路易斯酸,能够促进脱HCI反应的进行。PVC会在很短时间内便发生恶性降解,导致“锌烧”现象。其反应式为:
Zn(O2C--R)2+2PVC--Cl------- ZnCl2+2PVC--O-CO-R
因此,锌皂必须并用协效稳定剂,主要包括硬脂酸皂类。由于硬脂酸钙无毒,因此锌皂常与硬脂酸钙复配。钙皂仅仅显示捕获HCI的作用,不能置换活泼氯,生成的金属氯化物对脱HCI反应无催化作用,但能有效置换锌皂生成的氯化物,使之再生。其反应式为:
ZnCl2+Ca(O2C--R)2---------Zn(O2C-R)2+CaCl2
http://www.hanglongzsj.com/Upload/image/20160810/20160810101920_55260.jpg
一般说来,钙皂含量增加能提高制品的长期稳定性,但抑制初期着色性能差;相反,锌皂含量高,制品的初期着色性可以得到改善,但另“锌烧”,且长期稳定性下降。因此,在钙锌复合稳定剂中通过选择合理的钙皂、锌皂配比,利用其协同效应可以达到较好的稳定效果。
从反应机理看,由于钙的原子量比锌小,同样质量的硬脂酸钙应能完全置换硬脂酸锌与不稳定氯原子反应所形成的氯化锌,并使之再生。
硬脂酸钙过量稳定性较好的原因是:①由于加工过程中PVC为黏稠的熔体,由于空间位置的原因,锌皂置换不稳定氯原子形成的氯化锌,可能无法被快速置换成氯化钙。②硬脂酸锌无法完全置换PVC分子链中的不稳定氯原子,不稳定氯原子形成的HCI需要迅速吸收,过量的硬脂酸钙可以及时吸收HCl,阻止其对PVC降解的催化作用。如硬脂酸钙的用量低于硬脂酸锌,则过量的硬脂酸锌与PVC分子链上的不稳定氯反应生成了HCI,促进了PVC的分解。当CaSt2过量时,CaSt2与ZnC12反应,抑制ZnC12对PVC热分解的催化作用,过量的CaSt2起到了辅助稳定的作用,PVC的热稳定时间延长。