热稳定剂 一文读懂热稳定剂

热稳定剂作为聚氯乙烯中常用的助剂之一，在聚氯乙烯产品的改性中起着不可磨灭的作用。热稳定剂用量少，效果大，能保证PVC在加工过程中不分解。下面介绍五种热稳定剂，从分类到作用机理，让你全面了解热稳定剂。

首先，为什么要使用热稳定剂

PVC在100 ~ 150℃时，紫外光、机械力、氧气、臭氧、氯化氢和一些活性金属盐和金属氧化物会在自身分解的基础上加快分解速度。

对于PVC的加工，热分解对其性能影响不大，主要影响成品的颜色，而添加热稳定剂可以抑制产品的初始着色。此外，如果在PVC热分解过程中存在氧气，则会形成胶体碳、过氧化物、羰基和酯类化合物。

所以，为了解决这个现象，

在PVC加工过程中需要加入热稳定剂，通过取代PVC中不稳定的氯原子，吸收氯化氢，与不饱和位点反应来抑制PVC分子的降解。

二、热稳定剂的分类

铅盐

铅盐是聚氯乙烯最常用的热稳定剂，其用量可占聚氯乙烯热稳定剂的一半以上。

优点:优异的热稳定性、长期热稳定性、优异的电绝缘性能和良好的耐候性。

缺点:分散性差，毒性大，初显色，难以获得透明的产品和鲜艳的有色产品，缺乏产生硫和防止污染的润滑性。

铅盐稳定剂的类型:

三盐基硫酸铅，分子式:3PbO PbSO4 H2O，代码TLS，白色粉末，密度6.4g/cm⊃3；。一般与二元亚磷酸铅配合使用，因无润滑性需加润滑剂。主要用于PVC硬不透明制品，用量一般为2~7份。

二元亚磷酸铅的分子式为2PbO PbHPO3 1/2H2O，代号DL，白色粉末，密度6.1g/cm⊃3；。其热稳定性略低于三碱式硫酸铅，但耐候性好。常与三盐基硫酸铅联用，用量一般为三盐基硫酸铅的一半左右。

代号为DLS的二盐基硬脂酸铅不像三盐基硫酸铅和二盐基亚磷酸铅那样常见，具有润滑性。它通常与0.5-1.5份的三碱式硫酸铅和二碱式亚磷酸铅一起使用。

为了防止有毒粉状铅盐稳定剂的飞散，严重污染生产环境，提高稳定剂的分散效果，国内外开发并应用了无尘复合铅盐热稳定剂。制造过程如下:

在加热混合的条件下，将各种具有协同作用的铅盐稳定剂、辅助热稳定剂和内外润滑剂充分分散混合，制成颗粒状或片状的铅盐复合稳定剂。将其按一定比例添加到PVC树脂中(不添加其他稳定剂和润滑剂)，可以满足热稳定性和内外润滑的技术要求。

根据一些数据，用于制造无尘铅盐复合稳定剂的铅盐稳定剂颗粒是精细的，使得与氯化氢反应的表面积增加。由于与内外润滑剂复配，分散性优异，热稳定效率明显提高，可降低消耗。

金属皂

第二大稳定剂，用量仅次于铅盐，热稳定性不如铅盐，但有润滑性。除镉、铅外无毒，除铅、钙外透明，无硫化污染，所以广泛用于软质PVC，如无毒、透明。金属皂可以是金属(铅、钡、镉、锌、钙等)。)脂肪酸盐(月桂酸、硬脂酸、环烷酸等。)，其中最常用的是硬脂酸盐，其热稳定性顺序为锌盐>:镉盐>:铅盐>:钙/钡盐。金属皂通常不单独使用，但通常与金属皂一起使用，或与铅盐和有机锡结合使用。

金属皂稳定剂的类型:

硬脂酸锌(ZnSt)无毒透明，易造成“烧锌”，常与Ba、Ca皂配合使用。

硬脂酸镉(CdSt)作为一种重要的透明稳定剂，毒性大，耐硫化物污染，因此常与Ba皂配合使用。

硬脂酸铅(PbSt)具有良好的热稳定性，也可用作润滑剂。缺点是易沉淀、透明度差、毒性大、硫化污染严重，常与Ba、Cd皂合用。

硬脂酸钙(CaSt)加工性好，无硫化污染，透明，常与Zn皂搭配使用。

硬脂酸钡(巴斯特)，无毒，抗硫化物污染，透明，经常与铅和钙皂一起使用。

硬脂酸铅/镉/钡热稳定剂

硬脂酸铅热稳定性好，但大量使用会降低PVC制品的透明度。

硬脂酸镉不仅热稳定性好(初期着色小)，而且PVC制品透明度高。而硬脂酸镉取代PVC分子上的不稳定氯原子后形成的RCOOCdCl继续与PVC上的不稳定氯原子发生反应，生成的CdCl2活化了PVC上的C-Cl键，对脱氯化氢起到了催化作用。

硬脂酸钡不仅能与去除的盐酸反应，还能与氯化镉反应再生硬脂酸镉。

因此，硬脂酸铅、硬脂酸钡和硬脂酸钡的组合可以提高聚氯乙烯的热稳定性和聚氯乙烯产品的透明度。目前软质聚氯乙烯压延透明农膜大多采用硬脂酸铅、硬脂酸镉、硬脂酸钡、适量环氧化合物和亚磷酸酯组成的热稳定体系。

硬脂酸钙/锌复合热稳定剂

硬脂酸钙和锌是价格低廉的无毒热稳定剂，适用于食品包装用PVC制品。结果表明，锌皂稳定剂具有较高的电离能，能通过与聚氯乙烯分子上的烯丙基氯反应稳定聚氯乙烯，并具有良好的抑制初期着色的效果。

一般以硬脂酸钙、硬脂酸锌、环氧大豆油酯为主，作为无毒的复合热稳定剂。值得注意的是，β-二酮新型辅助热稳定剂与钙锌皂稳定剂的结合，促进了无毒钙锌复合稳定剂的推广使用。用于PVC瓶、片等一些食品包装材料。

有机锡

有机锡是最有效和最广泛使用的热稳定剂之一。它的突出优点是优越的热稳定性，良好的透明度和无毒。缺点是价格高(但添加量少，一般只有0.5~2份)，另一个主要缺点是大部分没有润滑性。

大多数有机锡是液体，只有少数是固体。它可以单独使用，也可以与金属皂结合使用。

有机锡稳定剂的类型:

含硫有机锡主要是硫醇有机锡和有机锡硫化物，这类稳定剂与Pb、Cd皂结合会产生硫污染；含硫有机锡透明度好。主要品种有:

(1) DOTTG，外观为淡黄色液体，具有优异的热稳定性和透明性，无毒，添加量小于2份。

(2)二甲基二硫代乙酸异辛酯锡(DMTTG)，外观为淡黄色透明液体，是一种无毒、高效、透明的稳定剂，常用于扭曲结膜和透明膜。

(3)除上述两种外，还有十二烷基硫醇二丁基锡、二丁基锡异辛基二硫代乙酸酯、二丁基锡β-巯基丙酸酯。

有机锡羧酸盐不像含硫的有机锡那样稳定，没有硫污染，主要包括脂肪酸锡盐和马来酸锡盐。主要品种有:

(1)二月桂酸二丁基锡(DBTL)，淡黄色液体或半固体，具有优异的润滑性、良好的透明度，但有毒。常与Ba、Cd皂合用，用量1-2份；与0.3-1份的马来酸锡和硫醇锡一起使用。

(2)二月桂酸二正辛锡(DOTL)毒性大，价格高，润滑性好，常用于硬质PVC中，用量小于1.5份。

(3)马来酸二正丁基锡(DBTM)，白色粉末，有毒，不润滑，常与月桂酸锡一起使用，但不能与透明产品中的金属皂一起使用。

有机锑

这是一种新型的聚氯乙烯热稳定剂，具有优异的初始色相和色相保留率。特别是在低用量时，其热稳定性优于有机锡，特别适用于双螺杆挤出机中的聚氯乙烯配方。

有机锑稳定剂的类型:

硫醇锑

巯基乙酸锑硫醇

巯基羧酸锑、羧酸锑等。

我国的锑稳定剂主要有三硬脂酸锑(ST)和以ST为主要成分的复合稳定剂STH-I和STH-II。五硫醇锑是一种透明液体，可用作透明片、膜和透明颗粒的热稳定剂。STH-I可以代替京西C-102，能抑制PVC的初期着色，热稳定性好，产品透明，颜色鲜艳。STH-ⅱ无毒，主要用于PVC水管等产品。

稀土稳定剂

该稳定剂是我国研制的独特稳定剂，是一种新型热稳定剂。稀土元素包括15种原序号为57-71的镧系元素，以及钇、钍等17种类似元素。

稀土稳定剂的类型:

稀土氧化物和氢氧化物

稀土有机弱酸盐(如稀土硬脂酸盐、脂肪酸、水杨酸盐、柠檬酸盐、酒石酸盐和苹果酸盐)

其中，稀土氢氧化物热稳定性最好，稀土有机酸中的稀土水杨酸盐优于稀土硬脂酸盐。

稀土稳定剂的热稳定性与京西-8831相当，优于铅盐和金属皂，是铅盐的3倍，是钡/锌复合稳定剂的4倍，无毒、透明、廉价。可部分替代有机锡稳定剂，应用广泛。稀土稳定剂没有润滑作用，应与润滑剂一起添加。稀土稳定剂的添加量约为3份。

SR系列稀土复合热稳定剂(包括外润滑剂、辅助热稳定剂等。)分为A和B两类，分别适用于硬质PVC管和型材。参考公式如下:

原料名称配方添加量

聚氯乙烯100

CPE 2~4

ACR 0.5~2

2-4其他修饰语

CaCO3 8

稀土复合稳定剂8-12份(甲乙两包)

混合顺序:PVC+CPE+包装A稳定剂→→→ACR+包装B稳定剂

一些常见的稀土稳定剂品牌:

品牌应用

REC-259A、259B硬聚氯乙烯水管

REC-258注塑硬质聚氯乙烯管件

REC-408A、408B软聚氯乙烯压延薄膜

REC-851B食品级硬质聚氯乙烯透明压延片材

REC-859聚氯乙烯矿泉水瓶

液体复合热稳定剂

液体复合热稳定剂由有机金属皂、亚磷酸酯、受阻酚抗氧剂和溶剂组成。有机金属皂是液体复合稳定剂的主要成分。

液体复合热稳定剂的组成:

金属皂包括镉/钡/锌、钡/锌、钙/锌等。

有机酸包括辛酸、油酸、环烷酸、合成脂肪酸、苯甲酸、水杨酸等。

混合亚磷酸酯包括亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯基二异辛酯、双酚a二亚磷酸烷基酯(PL-40)和低聚物(PL-440)等。

常用的抗氧化剂有双酚a或受阻酚抗氧化剂。

溶剂有增塑剂、高级醇、高级烷烃等。

主要产品有液态钡/镉/锌、钡/镉、钙/锌、钡/锌等复合稳定剂，已用于软质PVC压延膜、硬质PVC透明片、PVC透明瓶等。

纯有机热稳定剂

非金属有机热稳定剂，如β-氨基巴豆酸盐、2-苯基吲哚、三苯脲等已作为无毒的主稳定剂，但其耐高温、长期耐热性、耐光性较差，目前很少使用。

近年来，人们根据环境友好、无毒无害的要求，致力于无金属的纯有机热稳定剂的研究，并取得了良好的效果。

如汽巴炼油公司开发的以氨基嘧啶二酮环为核心的有机杂环热稳定剂，用于硬质PVC管的挤出成型。可以达到铅盐稳定剂的热稳定效率。在另一个例子中，由莫顿公司开发的以活性有机硫化物为特征的纯有机热稳定剂可以在软质PVC产品的加工中替代镉、钡/锌和钙/锌热稳定体系。