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PVC稀土熱穩定劑的性能特點

更新時間:2014-11-12

  PVC稀土熱穩定劑的性能特點
  稀土離子均有許多4f及5d空軌電子能級,他們作為配位中心離子可以接受6~12個電子配位體的孤電子對,同時它們有較大的離子半徑,因而有可能形成6~12個鍵能不等的配位鍵,及絡合鍵,這個特征使它們具有除了與3個或4個HCL形成離子鍵以外,亦可以與PVC鏈上的不穩定氯原子結合。另外,稀土元素的價電子能級與其空電子能級的能極差較小,如6s電子能為6.0(相對值),4f電子能級為6.1,5d電子能級為6.4, 因此它們的電子在外力(光、熱等)作用下較容易由基態躍遷到比較高的能級,如4f能級或5 d能級空軌道中,處于激發態,然后通過發出熒光,釋放能量而回到基態,由此導致稀土熱穩定劑具有以下性能特點:
 ?。?)熱穩定功能和透明性。稀土穩定劑的穩定效果優于金屬皂類穩定劑,具有良好的耐熱性,不受硫的污染,儲存穩定。稀土元素可吸收230~320mm的紫外線,紫外線是pvc老化的因素之一,所以,稀土穩定劑具有其他熱穩定劑少有的耐候性,適合于窗材等戶外制品。稀土離子極可能同時與兩個pvc鏈上的不穩定氯原子成配位鍵,因而提高pvc分子間作用力,使塑化成型時的剪切力的傳遞增強,促進了塑化,并增加了制成品的韌性。
 ?。?)偶聯功能。稀土離子是一種不容易極化變形的硬陽離子,與填充劑CaCO3等含氧的金屬硬堿中的氧有很強的絡合能力,因而能提高PVC中對CaCO3的親和力,揮揮偶聯劑作用,有利于CaCO3與基體樹脂的結合,特別對高填充材料,偶聯效果更加明顯。由于這個特點,使它在加工時顯現為具有加工助劑及內潤滑的特征,能促進樹脂塑化,在制品中顯出優異的抗沖改性劑的功效,增加PVC的韌性。 這種效應在溫度較低時最為明顯,因而抑制了PVC脫TCL降解反應。由于稀土復合穩定劑具有獨特的偶聯功能和增容性,能與無機或有機配位體形成離子配位,使CaCO3被PVC包裹,并均勻分布于PVC基體中。
內、外潤滑、增塑及加工助劑作用。添加稀土熱穩定劑可使PVC復合體系熔融共混時扭矩下降,開模后材料與金屬型腔易于剝離,材料的玻璃    化溫度下降3℃左右等,表明稀土熱穩定劑具有內、外潤滑、增塑、加工助劑作用。
增艷功能。稀土元素的特點是有f及d空軌道,容易發生電子的躍遷,因而在紫外光輻射下會出現激發光譜(200-400nm)和發射光譜(400-700nm)。通過對PVC片材進行熒光光譜測定可以證實稀土熱穩定劑確有熒光作用,增艷有根據。但由于發射光譜有峰值范圍,偏青,因此配色時應該引起注意。稀土具有吸收紫外光,隨后放出可見光的特性,因而能減少紫外光對PVC分子的破壞,改善PVC制品的戶外的老化性能,或在同等條件下減少防老化劑的用量,節約生產成本。
稀土復合穩定劑低毒或無毒,稀土復合穩定劑的低鉛(或無鉛)產品可減輕(或避免)因使用鉛鹽產生的硫化污染及游離鉛催化鈦白粉所致的變色問題,從而提高PVC制品的表現性能。
  稀土穩定劑提高制品機械性能的機理。稀土元素有眾多空軌道作為中心離子接受配位體的孤對電子,同時稀土金屬離子有較大的離子半徑,這就使它與PVC配方中的有機物和無機物形成各種各樣的配位體或整合物,增加了分子間的相互作用力。即使范德華力增大,物理纏結點增多,各組分間相容性增強,無機物得到良好的包裹,因而材料強度和韌性有所提高。復合物塑化均勻性的改善對材料力學性能提高也有貢獻。
  單稀土及復合稀土穩定劑的穩定效果。單稀土及復合稀土穩定劑的穩定效果明顯優于鈣鹽、鋅鹽及其混合物,也比鉛鹽穩定劑效果好。但前期穩定性(初期著色性)較差。在稀土穩定劑中添加適量的硬脂酸鋅可以解決這一問題。
  稀土穩定劑的協同效應。一般說來,稀土穩定劑和其他穩定劑或助穩定劑之間存在著較強的協同作用,而稀土和稀土之間沒有明顯的協同作用。稀土的協同作用不僅表現在穩定性的大幅度提高上,還表現為初色性的進一步改善。稀土元素置換取代了烯丙基氯,由于其配位能力強,可以絡合12個氯原子,從而表現出較好的長期穩定性。但是稀土配合氯離子的活化能較高,反應速度較慢,表現出初期著色性,而鋅皂具有初期穩定期熱穩定性好的特點,故兩者配合使用,效果較好。

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