亞磷酸酯降低PVC加工費(fèi)用的實(shí)踐思考

湯華

摘 要：PVC憑借性能優(yōu)良、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，在建材、化工、包裝及電氣等諸多行業(yè)中均有應(yīng)用，但PVC在熱穩(wěn)定性方面不占據(jù)優(yōu)勢(shì)，容易被降解，促進(jìn)力學(xué)性能指標(biāo)跌落過(guò)程，故而在PVC生產(chǎn)實(shí)踐中通常會(huì)加入熱穩(wěn)定劑，亞磷酸酯是常用類型之一。文章以試驗(yàn)研究為支撐，探究亞磷酸酯在壓縮PVC加工費(fèi)用方面起到的作用。希望更多的同行能認(rèn)識(shí)到亞磷酸酯的價(jià)值，嘗試將其投入PVC加工生產(chǎn)領(lǐng)域中。

關(guān)鍵詞：聚氯乙烯;亞磷酸酯;熱穩(wěn)定性;加工費(fèi)用

聚氯乙烯（PVC）為氯乙烯單體在多種引發(fā)劑，或在光、熱等因素作用下，基于自由基聚合反應(yīng)機(jī)理聚合成的聚合物。過(guò)往PVC曾是全球范圍中生產(chǎn)量最高的通用型塑料，用于建材、工業(yè)制品、地板磚、人造革、管材等許多領(lǐng)域中均表現(xiàn)出良好性能。熱穩(wěn)定性、耐光性較差是PVC的典型特征，這也是造成該類材料近些年推廣范疇狹窄化的主要原因之一。亞磷酸酯作為工業(yè)行業(yè)中常用的熱穩(wěn)定劑，用于PVC生產(chǎn)領(lǐng)域中，不僅有益于完善PVC性能，還可降低加工成本。

1 PVC與亞磷酸酯的概述

1.1 PVC

隸屬于通用型樹(shù)脂，懸浮法、乳液法以及微懸浮法是PVC常用工業(yè)生產(chǎn)手段，其中以懸浮法應(yīng)用頻率較高，占有率約為75%。PVC微觀形態(tài)是線性分子不規(guī)則結(jié)構(gòu)，呈白色粉末狀，粒度通常是40目，分子量均值為3～10萬(wàn)間。在65～85℃條件下，PVC開(kāi)始逐漸被軟化，當(dāng)溫度>100℃時(shí)，脫氯化氫反應(yīng)就會(huì)形成，加工溫度下（約為170℃）PVC降解過(guò)程明顯提速，不僅還會(huì)形成脫氯化氫，外觀顏色也會(huì)發(fā)生改變及出現(xiàn)大分子交聯(lián)現(xiàn)象。這提示PVC在加工生產(chǎn)階段，一定要加入適量穩(wěn)定劑與他類助劑，方能有更大可能獲得預(yù)期加工品[1]。

1.2 亞磷酸酯

從本質(zhì)上分析其屬于輔助抗氧劑，于抗氧劑體系內(nèi)發(fā)揮重要作用，它持有的分解能力是受阻酚主抗氧劑無(wú)法毗鄰的，還具備優(yōu)良的色澤維護(hù)能力針對(duì)被養(yǎng)護(hù)處理后的染色基團(tuán)予以漂淺，還有提升聚合物加工溫度的作用，與光穩(wěn)定劑聯(lián)合使用，能發(fā)揮良好的協(xié)同作用。在PVC配方內(nèi)，亞磷酸酯起到的作用等同于螯合劑，但單一使用不會(huì)起到明顯的維穩(wěn)作用，與金屬皂聯(lián)合使用后，與金屬氧化物形成絡(luò)合作用，明顯改善PCV的耐熱性，維持透明度。

2 試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)原料

①不穩(wěn)定聚丙烯（PP）：牌號(hào)是Porafx650;

②亞磷酸酯：牌號(hào)AP-618;

③受阻酚：牌號(hào)Irganox 1010。

2.2 預(yù)制混合機(jī)擠出制樣

預(yù)制組方：PP、硬脂酸鈣、AP-618、Irganox 1010依次為100、0.1、01～0.25、0.1～0.25質(zhì)量份。

依照組方的差異性把試驗(yàn)樣本放置于高速混合器內(nèi)，預(yù)混持續(xù)數(shù)分鐘，隨后經(jīng)由SHL35型雙螺桿擠出機(jī)（L/D=24）擠出，強(qiáng)擠出溫度維持在190～250℃范圍中。

2.3 性能檢測(cè)

2.3.1 流動(dòng)性

嚴(yán)格依照GB3682-83標(biāo)準(zhǔn)[2]檢測(cè)熔體流動(dòng)速率。

2.3.2 評(píng)估熱氧化穩(wěn)定性

使用空氣循環(huán)烘箱針對(duì)試驗(yàn)樣本行熱烘老化試驗(yàn)，試樣厚0.6mm，維持烘箱溫度150℃。當(dāng)觀察到試樣有裂痕或褪色表現(xiàn)時(shí)，則將其設(shè)定為老化終點(diǎn)。

2.3.3 評(píng)估加工穩(wěn)定性

分別在190、220、250、250、250℃條件下擠出，將試樣的MER值改變情況設(shè)作為加工穩(wěn)定性的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.4 評(píng)估試驗(yàn)顏色穩(wěn)定性

檢測(cè)5次不同溫度條件下擠出后的HunetrB值與泛黃指數(shù)，依照次去評(píng)估試樣的顏色穩(wěn)定性。擠出溫度維持在190～250℃區(qū)間內(nèi)。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.4.1 熱氧化穩(wěn)定性

針對(duì)無(wú)、Irganox1010（0.08）、Irganox1010（0.08）+AP-618（0.1）的穩(wěn)定劑體系，其老化壽命依次是<25h、～200h、

～270h。可見(jiàn)，加入熱穩(wěn)定劑后試樣熱穩(wěn)定性有一定提升，含有亞磷酸酯的復(fù)合型穩(wěn)定劑體系能更明顯延遲試樣進(jìn)入老化狀態(tài)。

2.4.2 加工穩(wěn)定性

對(duì)試樣數(shù)次擠出后檢測(cè)到的MFR作出分析，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)使用AP-618時(shí)擠出溫度偏低，穩(wěn)定作用較顯著;伴隨擠出溫度上升，試樣穩(wěn)定性有逐漸跌落趨勢(shì)。單獨(dú)采用Irganox 1010時(shí)試樣穩(wěn)定性與AP-618之間基本無(wú)差異，擠出溫度上升時(shí)，穩(wěn)定性一定改善。采用Irganox 1010+AP-618復(fù)合型穩(wěn)定劑，不管擠出穩(wěn)定是高是低，穩(wěn)定作用均較為顯著，并且和單組分相比較穩(wěn)定性均占據(jù)優(yōu)勢(shì)，這提示Irganox 1010、AP-618兩者之間能形成良好的協(xié)同作用[3]。

2.4.3 顏色穩(wěn)定性

針對(duì)不同溫度下擠出的樣品測(cè)得的HunctrB值、泛黃指數(shù)以及MFR值作出統(tǒng)計(jì)分析，其中Irganox 1010以上三項(xiàng)指標(biāo)依次為75.2、15.4、6.2g/min，AP-618分別為70.6、16.6、6.8g/min。整體分析后，發(fā)現(xiàn)復(fù)合型穩(wěn)定劑在維持樣品顏色穩(wěn)定性方面優(yōu)于單一組分穩(wěn)定劑。且HunctrB值、泛黃指數(shù)及MFR值三者存在一定相關(guān)性。對(duì)本試驗(yàn)研究中涉及到的穩(wěn)定性體系加以分析，在復(fù)合型穩(wěn)定劑的作用下，試樣HunctrB值低時(shí)、泛黃指數(shù)偏低，MFR值則有增長(zhǎng)趨勢(shì)。

3 亞磷酸酯降低PVC加工費(fèi)用的分析

亞磷酸酯（AP-618）是強(qiáng)化軟質(zhì) PVC復(fù)合物穩(wěn)定性的新型方法之一，既往有工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐也表明其有益于提升PVC產(chǎn)品性能，還能較明顯的壓縮產(chǎn)品加工成本[4]。AP-618內(nèi)不含有重金屬或者溶劑，用于PVC加工生產(chǎn)領(lǐng)域中能將混合金屬穩(wěn)定劑取而代之。

過(guò)往很多工業(yè)企業(yè)加工PVC產(chǎn)品過(guò)程中，大量使用商品級(jí)亞磷酸鹽，旨在利用重金屬去迎合PVC產(chǎn)品性能要求。AP-618內(nèi)高性能專利亞磷酸鹽含量處于較高水平，用于PVC加工領(lǐng)域中，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，能明顯壓縮加工費(fèi)用，對(duì)減少相關(guān)重金屬及溶劑等對(duì)產(chǎn)品性能形成的影響。AP-618的益處還體現(xiàn)在能降低或解除終極產(chǎn)品內(nèi)重金屬，基本無(wú)積垢與濕暈問(wèn)題形成，降低廢物及物料的生成量，這提示污染控制費(fèi)用相應(yīng)降低，且用于顏色改變清理工序所需停工時(shí)間長(zhǎng)度也有減縮。還有助于降低PVC加工時(shí)間中顏料費(fèi)用，特別是針對(duì)亮色與淺色而言。采用的AP-618有低于100APHA以下的最初色澤，透明度有明顯改善，且無(wú)錫加用添加顏料去遮掩穩(wěn)定劑[5]。AP-618能改善PVC產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性，且其提供的耐老化性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)混合金屬穩(wěn)定劑，在加工PVC過(guò)程中AP-618通過(guò)分解過(guò)氧化氫、取代不穩(wěn)定氯化物等形式，預(yù)防產(chǎn)品降解及老化問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，將亞磷酸酯用于PVC加工實(shí)踐中，有益于增強(qiáng)產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性，減縮生產(chǎn)周期，降低顏料費(fèi)用及相關(guān)污物產(chǎn)生量，通過(guò)多個(gè)渠道壓縮PVC產(chǎn)品加工成本。雖然當(dāng)下亞磷酸酯在PVC配方體系中用量偏低，甚至部分工藝條件下未被使用。亞磷酸酯憑借自體結(jié)構(gòu)特殊性而持有獨(dú)特作用，能較有效改善PVC產(chǎn)品的部分性能。故而在生產(chǎn)實(shí)踐中，應(yīng)合理使用亞磷酸酯，有益于促進(jìn)PVC加工及使用性能的最佳化。

參考文獻(xiàn)：

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