热稳定剂是赋予PVC树脂实用价值不可缺少的助剂，大部分的研究主要是针对如何提高热稳定性，这只是解决了PVC不耐高温，易分解的问题。由于PVC是含氯的强极性物质，流动性差，以及高温时对金属的黏附性问题往往成为生产制约的主要因素。青岛聚乙烯蜡生产厂家主要从前人的理论研究的基础上，结合生产过程遇到的问题，可以更清楚得认识稳定剂。

1、热稳定性

金属类衍生物热稳定剂消除PVC中不稳定氯原予的前提有两个：一是热稳定剂中的金属离子有较强的与不稳定氯原子（Cl一）络合的能力，二是有机阴离子有较强的与碳鎓(C⊕)络合能力，只有两者络合能力均较强，聚氯乙烯的初期着色性才较小(接近无色)。

电负性是综合考察元素的电子亲和势、电离势的一个相对数值，表示元素吸引电子(不是获得电子)倾向性的大小。通过元素的电负性可以比较简单判断与氯原子（Cl一）和与碳鎓(C⊕)络合能力。

第1主族元素从Mg到Ba的电负性比较小，并且很接近，说明它们吸引电子能力近似．并比较弱，它们不能与PVC树脂中不稳定的氯原子(Cl一)形成配位键，因而不能使金属皂的阴离子取代不稳定氯原子，从而使PVC脱HCI并形成双键；当PVC体系有相当数量的HCl以后，它们只能吸收HCI，所以它们的有机酸盐作为热稳定剂，初期着色较重．而Zn、ca、A1、Pb、Sn、Sb的电负性较大，吸引电子能力较强，能与PVC树脂中不稳定的氯原子(Cl一)形成配位键，因而能使金属皂的阴离子取代不稳定氯原子，能预防PVC分解HCI形成双键反应，所以它们的有机酸盐作为热稳定剂都有较好的初期色相。

在有机锡中，硫原子比氧原子多一层电子，因而电子的屏蔽作用较大，使硫原子核原子共价半径较大，电离势及电负性比氧小。硫原子对外层电子吸引力较氧小。在外因作用下(如热、光及极性分子的诱导效应等)，硫醇中的硫原子(S一)较羧基中与锡相连的氧原子(O一)更容易与PVC中不稳定氯原子相对应的碳原子(C⊕)形成配位键，最终取代PVC中不稳定氯原子。[1]

2、润滑性

物质的相容性

高分子与低分子之间，其溶解度参数相近，一般不超过2.0（兆焦耳/米³）^1/2，则相容较易，溶解度参数相差大，就不易相容，此规律只适用于非极性，非晶态线性高分子，并不适合与具有氢键的物质。在按溶解度参数预测物质相容性的同时，必须结合考虑可否形成氢键，两种物质同为质子供给体或同为质子接受体，不利于形成氢键，导致难溶；但其中一种为质子供给体，另一种为质子接受体，有利于形成氢键，促进互溶。PVC属于弱氢键物质（质子供给体）；脂、酮、醚、醛类为中氢键物质（质子接受体），在PVC配方中，酯类增塑剂、环氧大豆油、部分类型的稳定剂属于此类物质，由于他们之间能形成氢键，且溶解度参数接近，相容性较好。在PVC树脂生产中，聚合成颗粒的PVC是不溶于氯乙烯单体溶液中。

溶解度参数的定义为物质内聚能密度的平方根。界面化学理论指出[2]，表面张力大、极性较大的液体内聚力较大，即分子间的作用力较大；而低表面张力、极性较小的液体的分子间作用力较小，内聚能也较小，不能也没有能力把高表面张力的液体向四周拉开，使液滴厚度变小、变薄。换句话说：高表面张力的液体在低表面张力液体或树脂熔体表面有自动收缩成液滴的趋势。

2.1加工过程中助剂以液体形态存在于混合物中的物质形态

2.1.1表面张力/极性对体系相容性的影响

PVC的表面张力γ_PVC=42.19mJ/m²，铁的表面张力γ_Fe=1880mJ/m²，助剂（稳定剂、大豆油、增塑剂、内外润滑剂等）的表面张力均小于PVC的表面张力。按界面化学原理分析，只要液体的表面张力小于被润滑的固体表面张力，即可发生润湿现象。被铺展物体的表面张力越大，润湿剂（润滑剂）表面张力越小，被铺展物体与润湿剂之间的界面张力越小，自由能降低得很多，则该体系对外做功越多，其铺展系数越大，越容易形成润湿。可以看出助剂更容易在辊筒表面形成润湿层。

当润滑剂的极性小于树脂极性时，润滑剂的极性越大，与体系的相容性越好，其内润滑作用越大；反之，则外润滑作用较大，例如PVC加工。

内润滑剂使用高温下与PVC的相容性削弱了聚合物分子间的内聚力，促进溶化过程，使熔体粘度降低，流动性增加，同时可以改善助剂的分散。在[聚氯乙烯压延加工中析出现象分析]一文中指出：由于内润滑较少, 群青发生析出, 增大内润滑用量, 析出消除[3]，这主要是因为群青自身容易在体系中分散不均，着色率比酞菁蓝小20倍，再加上PVC极性大，分子间作用力强，使得群青更难分散，容易析出；外润滑剂通过减少对金属表面的粘附性及摩擦力，延长塑化时间。

在润滑剂极性大于树脂极性时，例如PE加工[4]，极性较强的内润滑就会变为外润滑剂，根本原因是润滑剂不能润湿树脂微观界面，不能被树脂所吸附，但能润湿加工设备的金属表面。

2.1.2非极性润滑剂的对金属表面的润滑行为

石蜡的表面张力γ_C/WAX=26.00mJ/m²，比助剂更低，在体系中石蜡应该比极性的助剂更容易润湿金属表面，实际情况是“烷烃腊不容易润湿金属表面”，最可能的原因是烷烃腊所形成的润滑膜（润湿膜）的抗撕裂强度及高温条件下的黏附强度较低。烷烃腊几乎没有极性，所以分子间的作用力极小，因而与金属表面间的黏附力也很小，所形成的润滑膜抵抗外力的分子间作用力也很小，在高温热能（转变为石蜡分子热运动的动能）及强机械剪切力长时间作用力，其润滑膜较容易被破坏，是完全可以理解的[5]。润滑界面膜的粘度、抗剪切能力和润滑效率取决于润滑剂的熔点、极性和加工温度。一般来说极性强，分子链长的润滑剂由于更能使两个摩擦面远离，因而具有更大的润滑效果。

  2.1.3极性润滑剂的对金属表面的润滑行为

少量的极性润滑剂被吸附在PVC表面强极性“节点”上，形成络合物，或极性润滑剂的阴离子与金属表面暂时失去电子的金属离子形成动态平衡的络合键[5]。金属皂热稳定剂属于阴离子物质（阴离子表面活性剂），提供电子。同样的现象也存在于金属脱脂用的表面活性剂的选择，阴离子表面活性剂在水中能电离出带负电荷的表面活性基团，带负电的极性基团易吸附在金属表面，表面残留，洗净性差。在PVC压延生产中，由于积料最边缘的研磨作用小，此类（阴离子物质）容易在边缘结垢，在更换大门幅规格时，边缘易粘料；边缘粘料还有一个原因是由于辊筒边缘散热因素，导致物料在边缘的包辊性变差，易被前一个辊轮黏附，产生生产问题。

  2.1.4润滑剂对树脂颗粒的吸附（毛细管作用）

不论是乳液聚合还是悬浮聚合的树脂均是在分散介质中聚合，因而树脂宏观粒子内部均有许多原来被介质所充满的空隙，树脂干燥脱除分散介质以后，这些空隙形成了许多毛细管（即使本体聚合树脂的分子间也有很多空隙）。这些无数的空隙，形成了无数的毛细管，从而为树脂与助剂之间产生毛细管提供了条件。只有液体表面张力较大，同时又小于固体表面张力时，液体才能上升。由吸附公式可以得出如下结论：1.吸附高度与毛细管半径成反比；2.吸附高度与被吸附液体表面张力（极性）成正比，表面张力（极性）越大，吸附高度越高。

根据塑料助剂的极性、熔点等特性估计PVC 树脂对塑料添加剂的润湿及吸附顺序由大至小排列于为： 主增塑剂>副增塑剂>增量剂>ACR加工助剂>强极性润滑剂>内外润滑剂>外润滑剂。

在这里要说明一点的是，润湿或毛细管吸附现象发生的前提是助剂首先是液体，所以熔点的高低很重要[6]。

  2.1.5固体金属皂热稳定剂的极性

标准电极电位及其氯化物的一些性质可以间接说明金属皂化合物的极性。

电极电位越小，氧化还原对中还原态的还原能力越强。即标准电极电位越小，失去电子形成正离子的能力越强。Ca的电极电位为-2.866V，Pb的电极电位为-0.126V，可知钙元素失去电子的能力是铅元素的22.7倍，所以钙元素与电负性较强的的元素构成的化学键中，其价键的性质以离子成分为主；而铅元素对电子束缚能力较钙元素大22.7被，所以在铅元素与电负性较强的元素素构成的化学键中，其价键的性质以共价成分为多。

离子型化合物因键能较高，阴阳离子间的作用力较大，所以其熔点一般较共价化合物的熔点高，而相似的共价化合物的熔点较低。离子化合物，尤其是电负性较小（Ca的电负性为1.00，Pb的电负性为2.33）的氯化物较易溶于水，而非离子共价化合物一般不溶于水。从氯化物的熔点及在水中的溶解度可以看出，氯化钙是离子型化合物，其中钙以离子形态存在；而氯化铅是共价成分较多的化合物，其中铅以强极性共价键与强电负性氯相连接的。

根据分析可以推测，若以酸性很弱的有机酸-硬脂酸分别与钙及铅结合成化合物，硬脂酸钙的极性将远较硬脂酸铅强[7]。

发生铺展和毛细管作用，润滑剂均为液态（熔融态）；熔点高于加工温度的润滑剂，主要以填料形式存在于体系中，此时混合料的表面也存在不熔融的润滑剂，它们主要物理吸附或化学吸附作用于与混合料或加工设备的表面。

2.2.1物理粘附

机械力粘附：主要指一些固体的粘附作用。机械力粘附是比较弱的一种粘附方式，几乎可以单纯的机械方法将固体去除掉，但固体的质点比较小时（＜0.1微米）去除起来比较困难。 

静电力粘附：主要表现在带点的固体离子在异性电荷物体上的作用。大多数纤维性物品在水中带负电，很容易被带正电的固体，如石灰所黏附。有些固体尽管带负电荷，如水溶液中的炭黑粒子，但通过水中正离子（如Ca2+，Mg2+等）所形成的离子桥（离子在多个异性电荷之间，与它们共同作用，起类似桥梁的作用）附着在纤维上，静电作用比简单的机械作用要强，因而去除相对困难些。

2.2.2化学粘附

通过化学键或氢键作用到物体上的现象。如极性固体、蛋白质、铁锈等在纤维品上的黏附，纤维中含有羧基、羟基、酰胺等基团，这些基团和油性污垢的脂肪酸、脂肪醇容易形成氢键。化学作用力一般比较强，因而结合得较为牢固。黏附的牢固程度与本身的特质和被黏附物的性质有关。一般颗粒容易在纤维性物品上黏附。固体质点越小，则黏附得越牢固。亲水性的物体如棉花、玻璃等表面上的极性固体要比非极性固体黏附得更牢固。而非极性固体的黏附强度比极性固体如极性脂肪、灰尘、粘土等要大，更不容易去除。

硬脂酸钙纯品的熔点为148～155℃，但是当它与熔点65℃的石蜡并用时，硬脂酸钙的熔点降为105℃。其余金属皂的熔点不在此列出。

铺展和毛细管作用，润滑剂均为液态（熔融态），熔点高于加工温度的润滑剂，主要以填料形式存在于体系中。

透明硬质PVC航空杯：Zn：Ca=8：2

软质PVC挤出或注塑：Zn：Ca=7：3（6：4）

软质PVC压延：Zn：Ca（Ba）=2：7

压延加工中以内润滑为重点，在压延加工过程中，需保证积料的旋转，外润滑过多容易打滑，内润滑过少，物料受到的剪切力太大，导致内部生热，温度过高，造成产品变形，分解等异常。

在挤压、注射等加工中以外润滑为重点，由于物料与设备接触较压延更多，筒壁对物料的粘附阻力大，增加外润滑减少黏附造成的剪切生热过大。

不同的加工设备需匹配相应的润滑平衡。

在生产过程中，有机锡稳定剂大多数没有润滑作用，在添加有机锡稳定剂的配方中，一般均需添加润滑剂。温度越高，PVC对辊筒的黏附性更强，可以看出PVC由于强极性作用，熔融的PVC对高温的辊筒具有较强的黏附作用。根据PVC物质的此种特性，可以实际解决一些生产问题，如在四辊压延中，吊料的高低可以通过辊筒的温度和稳定剂的用量控制；在挤出机中，如果润滑不够，会导致PVC粘附螺杆和筒壁，增加挤出过程中的粘附阻力，增加剪切生热，使体系内的稳定剂被消耗，润滑失衡，导致生产异常。

金属皂稳定剂的性能

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