熱穩定劑是賦予PVC樹脂實用價值不可缺少的助劑，大部分的研究主要是針對如何提高熱穩定性，這只是解決了PVC不耐高溫，易分解的問題。由于PVC是含氯的強極性物質，流動性差，以及高溫時對金屬的黏附性問題往往成為生產制約的主要因素。青島聚乙烯蠟生產廠家主要從前人的理論研究的基礎上，結合生產過程遇到的問題，可以更清楚得認識穩定劑。

1、熱穩定性

金屬類衍生物熱穩定劑消除PVC中不穩定氯原予的前提有兩個：一是熱穩定劑中的金屬離子有較強的與不穩定氯原子（Cl一）絡合的能力，二是有機陰離子有較強的與碳鎓(C⊕)絡合能力，只有兩者絡合能力均較強，聚氯乙烯的初期著色性才較小(接近無色)。

電負性是綜合考察元素的電子親和勢、電離勢的一個相對數值，表示元素吸引電子(不是獲得電子)傾向性的大小。通過元素的電負性可以比較簡單判斷與氯原子（Cl一）和與碳鎓(C⊕)絡合能力。

第1主族元素從Mg到Ba的電負性比較小，并且很接近，說明它們吸引電子能力近似．并比較弱，它們不能與PVC樹脂中不穩定的氯原子(Cl一)形成配位鍵，因而不能使金屬皂的陰離子取代不穩定氯原子，從而使PVC脫HCI并形成雙鍵；當PVC體系有相當數量的HCl以后，它們只能吸收HCI，所以它們的有機酸鹽作為熱穩定劑，初期著色較重．而Zn、ca、A1、Pb、Sn、Sb的電負性較大，吸引電子能力較強，能與PVC樹脂中不穩定的氯原子(Cl一)形成配位鍵，因而能使金屬皂的陰離子取代不穩定氯原子，能預防PVC分解HCI形成雙鍵反應，所以它們的有機酸鹽作為熱穩定劑都有較好的初期色相。

在有機錫中，硫原子比氧原子多一層電子，因而電子的屏蔽作用較大，使硫原子核原子共價半徑較大，電離勢及電負性比氧小。硫原子對外層電子吸引力較氧小。在外因作用下(如熱、光及極性分子的誘導效應等)，硫醇中的硫原子(S一)較羧基中與錫相連的氧原子(O一)更容易與PVC中不穩定氯原子相對應的碳原子(C⊕)形成配位鍵，最終取代PVC中不穩定氯原子。[1]

2、潤滑性

物質的相容性

高分子與低分子之間，其溶解度參數相近，一般不超過2.0（兆焦耳/米³）^1/2，則相容較易，溶解度參數相差大，就不易相容，此規律只適用于非極性，非晶態線性高分子，并不適合與具有氫鍵的物質。在按溶解度參數預測物質相容性的同時，必須結合考慮可否形成氫鍵，兩種物質同為質子供給體或同為質子接受體，不利于形成氫鍵，導致難溶；但其中一種為質子供給體，另一種為質子接受體，有利于形成氫鍵，促進互溶。PVC屬于弱氫鍵物質（質子供給體）；脂、酮、醚、醛類為中氫鍵物質（質子接受體），在PVC配方中，酯類增塑劑、環氧大豆油、部分類型的穩定劑屬于此類物質，由于他們之間能形成氫鍵，且溶解度參數接近，相容性較好。在PVC樹脂生產中，聚合成顆粒的PVC是不溶于氯乙烯單體溶液中。

溶解度參數的定義為物質內聚能密度的平方根。界面化學理論指出[2]，表面張力大、極性較大的液體內聚力較大，即分子間的作用力較大；而低表面張力、極性較小的液體的分子間作用力較小，內聚能也較小，不能也沒有能力把高表面張力的液體向四周拉開，使液滴厚度變小、變薄。換句話說：高表面張力的液體在低表面張力液體或樹脂熔體表面有自動收縮成液滴的趨勢。

2.1加工過程中助劑以液體形態存在于混合物中的物質形態

2.1.1表面張力/極性對體系相容性的影響

PVC的表面張力γ_PVC=42.19mJ/m²，鐵的表面張力γ_Fe=1880mJ/m²，助劑（穩定劑、大豆油、增塑劑、內外潤滑劑等）的表面張力均小于PVC的表面張力。按界面化學原理分析，只要液體的表面張力小于被潤滑的固體表面張力，即可發生潤濕現象。被鋪展物體的表面張力越大，潤濕劑（潤滑劑）表面張力越小，被鋪展物體與潤濕劑之間的界面張力越小，自由能降低得很多，則該體系對外做功越多，其鋪展系數越大，越容易形成潤濕?？梢钥闯鲋鷦└菀自谳佂脖砻嫘纬蓾櫇駥?。

當潤滑劑的極性小于樹脂極性時，潤滑劑的極性越大，與體系的相容性越好，其內潤滑作用越大；反之，則外潤滑作用較大，例如PVC加工。

內潤滑劑使用高溫下與PVC的相容性削弱了聚合物分子間的內聚力，促進溶化過程，使熔體粘度降低，流動性增加，同時可以改善助劑的分散。在[聚氯乙烯壓延加工中析出現象分析]一文中指出：由于內潤滑較少, 群青發生析出, 增大內潤滑用量, 析出消除[3]，這主要是因為群青自身容易在體系中分散不均，著色率比酞菁藍小20倍，再加上PVC極性大，分子間作用力強，使得群青更難分散，容易析出；外潤滑劑通過減少對金屬表面的粘附性及摩擦力，延長塑化時間。

在潤滑劑極性大于樹脂極性時，例如PE加工[4]，極性較強的內潤滑就會變為外潤滑劑，根本原因是潤滑劑不能潤濕樹脂微觀界面，不能被樹脂所吸附，但能潤濕加工設備的金屬表面。

2.1.2非極性潤滑劑的對金屬表面的潤滑行為

石蠟的表面張力γ_C/WAX=26.00mJ/m²，比助劑更低，在體系中石蠟應該比極性的助劑更容易潤濕金屬表面，實際情況是“烷烴臘不容易潤濕金屬表面”，最可能的原因是烷烴臘所形成的潤滑膜（潤濕膜）的抗撕裂強度及高溫條件下的黏附強度較低。烷烴臘幾乎沒有極性，所以分子間的作用力極小，因而與金屬表面間的黏附力也很小，所形成的潤滑膜抵抗外力的分子間作用力也很小，在高溫熱能（轉變為石蠟分子熱運動的動能）及強機械剪切力長時間作用力，其潤滑膜較容易被破壞，是完全可以理解的[5]。潤滑界面膜的粘度、抗剪切能力和潤滑效率取決于潤滑劑的熔點、極性和加工溫度。一般來說極性強，分子鏈長的潤滑劑由于更能使兩個摩擦面遠離，因而具有更大的潤滑效果。

  2.1.3極性潤滑劑的對金屬表面的潤滑行為

少量的極性潤滑劑被吸附在PVC表面強極性“節點”上，形成絡合物，或極性潤滑劑的陰離子與金屬表面暫時失去電子的金屬離子形成動態平衡的絡合鍵[5]。金屬皂熱穩定劑屬于陰離子物質（陰離子表面活性劑），提供電子。同樣的現象也存在于金屬脫脂用的表面活性劑的選擇，陰離子表面活性劑在水中能電離出帶負電荷的表面活性基團，帶負電的極性基團易吸附在金屬表面，表面殘留，洗凈性差。在PVC壓延生產中，由于積料最邊緣的研磨作用小，此類（陰離子物質）容易在邊緣結垢，在更換大門幅規格時，邊緣易粘料；邊緣粘料還有一個原因是由于輥筒邊緣散熱因素，導致物料在邊緣的包輥性變差，易被前一個輥輪黏附，產生生產問題。

  2.1.4潤滑劑對樹脂顆粒的吸附（毛細管作用）

不論是乳液聚合還是懸浮聚合的樹脂均是在分散介質中聚合，因而樹脂宏觀粒子內部均有許多原來被介質所充滿的空隙，樹脂干燥脫除分散介質以后，這些空隙形成了許多毛細管（即使本體聚合樹脂的分子間也有很多空隙）。這些無數的空隙，形成了無數的毛細管，從而為樹脂與助劑之間產生毛細管提供了條件。只有液體表面張力較大，同時又小于固體表面張力時，液體才能上升。由吸附公式可以得出如下結論：1.吸附高度與毛細管半徑成反比；2.吸附高度與被吸附液體表面張力（極性）成正比，表面張力（極性）越大，吸附高度越高。

根據塑料助劑的極性、熔點等特性估計PVC 樹脂對塑料添加劑的潤濕及吸附順序由大至小排列于為： 主增塑劑>副增塑劑>增量劑>ACR加工助劑>強極性潤滑劑>內外潤滑劑>外潤滑劑。

在這里要說明一點的是，潤濕或毛細管吸附現象發生的前提是助劑首先是液體，所以熔點的高低很重要[6]。

  2.1.5固體金屬皂熱穩定劑的極性

標準電極電位及其氯化物的一些性質可以間接說明金屬皂化合物的極性。

電極電位越小，氧化還原對中還原態的還原能力越強。即標準電極電位越小，失去電子形成正離子的能力越強。Ca的電極電位為-2.866V，Pb的電極電位為-0.126V，可知鈣元素失去電子的能力是鉛元素的22.7倍，所以鈣元素與電負性較強的的元素構成的化學鍵中，其價鍵的性質以離子成分為主；而鉛元素對電子束縛能力較鈣元素大22.7被，所以在鉛元素與電負性較強的元素素構成的化學鍵中，其價鍵的性質以共價成分為多。

離子型化合物因鍵能較高，陰陽離子間的作用力較大，所以其熔點一般較共價化合物的熔點高，而相似的共價化合物的熔點較低。離子化合物，尤其是電負性較?。–a的電負性為1.00，Pb的電負性為2.33）的氯化物較易溶于水，而非離子共價化合物一般不溶于水。從氯化物的熔點及在水中的溶解度可以看出，氯化鈣是離子型化合物，其中鈣以離子形態存在；而氯化鉛是共價成分較多的化合物，其中鉛以強極性共價鍵與強電負性氯相連接的。

根據分析可以推測，若以酸性很弱的有機酸-硬脂酸分別與鈣及鉛結合成化合物，硬脂酸鈣的極性將遠較硬脂酸鉛強[7]。

發生鋪展和毛細管作用，潤滑劑均為液態（熔融態）；熔點高于加工溫度的潤滑劑，主要以填料形式存在于體系中，此時混合料的表面也存在不熔融的潤滑劑，它們主要物理吸附或化學吸附作用于與混合料或加工設備的表面。

2.2.1物理粘附

機械力粘附：主要指一些固體的粘附作用。機械力粘附是比較弱的一種粘附方式，幾乎可以單純的機械方法將固體去除掉，但固體的質點比較小時（＜0.1微米）去除起來比較困難。 

靜電力粘附：主要表現在帶點的固體離子在異性電荷物體上的作用。大多數纖維性物品在水中帶負電，很容易被帶正電的固體，如石灰所黏附。有些固體盡管帶負電荷，如水溶液中的炭黑粒子，但通過水中正離子（如Ca2+，Mg2+等）所形成的離子橋（離子在多個異性電荷之間，與它們共同作用，起類似橋梁的作用）附著在纖維上，靜電作用比簡單的機械作用要強，因而去除相對困難些。

2.2.2化學粘附

通過化學鍵或氫鍵作用到物體上的現象。如極性固體、蛋白質、鐵銹等在纖維品上的黏附，纖維中含有羧基、羥基、酰胺等基團，這些基團和油性污垢的脂肪酸、脂肪醇容易形成氫鍵?；瘜W作用力一般比較強，因而結合得較為牢固。黏附的牢固程度與本身的特質和被黏附物的性質有關。一般顆粒容易在纖維性物品上黏附。固體質點越小，則黏附得越牢固。親水性的物體如棉花、玻璃等表面上的極性固體要比非極性固體黏附得更牢固。而非極性固體的黏附強度比極性固體如極性脂肪、灰塵、粘土等要大，更不容易去除。

硬脂酸鈣純品的熔點為148～155℃，但是當它與熔點65℃的石蠟并用時，硬脂酸鈣的熔點降為105℃。其余金屬皂的熔點不在此列出。

鋪展和毛細管作用，潤滑劑均為液態（熔融態），熔點高于加工溫度的潤滑劑，主要以填料形式存在于體系中。

透明硬質PVC航空杯：Zn：Ca=8：2

軟質PVC擠出或注塑：Zn：Ca=7：3（6：4）

軟質PVC壓延：Zn：Ca（Ba）=2：7

壓延加工中以內潤滑為重點，在壓延加工過程中，需保證積料的旋轉，外潤滑過多容易打滑，內潤滑過少，物料受到的剪切力太大，導致內部生熱，溫度過高，造成產品變形，分解等異常。

在擠壓、注射等加工中以外潤滑為重點，由于物料與設備接觸較壓延更多，筒壁對物料的粘附阻力大，增加外潤滑減少黏附造成的剪切生熱過大。

不同的加工設備需匹配相應的潤滑平衡。

在生產過程中，有機錫穩定劑大多數沒有潤滑作用，在添加有機錫穩定劑的配方中，一般均需添加潤滑劑。溫度越高，PVC對輥筒的黏附性更強，可以看出PVC由于強極性作用，熔融的PVC對高溫的輥筒具有較強的黏附作用。根據PVC物質的此種特性，可以實際解決一些生產問題，如在四輥壓延中，吊料的高低可以通過輥筒的溫度和穩定劑的用量控制；在擠出機中，如果潤滑不夠，會導致PVC粘附螺桿和筒壁，增加擠出過程中的粘附阻力，增加剪切生熱，使體系內的穩定劑被消耗，潤滑失衡，導致生產異常。

金屬皂穩定劑的性能

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