李祥彥，易強(qiáng)順，朱朝剛

(云南錫業(yè)股份有限公司，云南個(gè)舊)

熱穩(wěn)定劑是塑料助劑的重要組成的部分。熱穩(wěn)定劑主要分為鉛鹽、有機(jī)錫、金屬皂、有機(jī)化合物、稀土5大體系，其中，有機(jī)錫類(lèi)熱穩(wěn)定劑具有良好的熱穩(wěn)定性和耐候性、初期著色性、無(wú)毒性、透明性等優(yōu)異性能［1］，成為目前用途最廣、頗具發(fā)展前途的一類(lèi)熱穩(wěn)定劑。硫醇甲基錫是應(yīng)用效果最好的一種有機(jī)錫穩(wěn)定劑，除具有有機(jī)錫的普遍特性外，還具有高的熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的初期著色性，其制品透明度極高。采用硫醇甲基錫作熱穩(wěn)定劑制得的塑料制品已被德國(guó)聯(lián)邦衛(wèi)生局，美國(guó)食品和藥物管理局及其它世界衛(wèi)生監(jiān)督機(jī)構(gòu)認(rèn)定為無(wú)毒、安全制品。在美國(guó)，這類(lèi)塑料制品已通過(guò)了美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)(21 CFR 178.2010)，可用于食品包裝材料和上水管等［2～5］。

本文通過(guò)在PVC加工中添加硫醇甲基錫作為熱穩(wěn)定劑進(jìn)行PVC加工熱穩(wěn)定性、流變性能的研究，分析硫醇甲基錫熱穩(wěn)定劑對(duì)PVC的熱穩(wěn)定性和流變性能的影響。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試劑及儀器

PVC粉(SG－5，S60);ACR(石蠟);70S(脂肪酸與多元醇的齊聚復(fù)合酯);G16(不飽合脂肪酸偏季戊四醇酯);硫醇甲基錫YT181A。

實(shí)驗(yàn)室兩輥軋輪機(jī);BRABENDER轉(zhuǎn)(扭)矩流變儀;便攜式溫度檢測(cè)儀;老化試驗(yàn)箱;黃度指數(shù)測(cè)定儀。

1.2 試驗(yàn)方法

采用實(shí)驗(yàn)室兩輥軋輪機(jī)對(duì)PVC加工的熱穩(wěn)定性能進(jìn)行測(cè)試;采用BRABENDER轉(zhuǎn)(扭)矩流變儀進(jìn)行PVC流變性能的測(cè)試。

1.3 性能測(cè)試

1.3.1 熱穩(wěn)定性能試驗(yàn)

輥溫:200℃;輥距:0.4 mm;輥速:主輥 30 Hz;從輥 24 Hz。

樣品配方:與文獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)配方［1］為基礎(chǔ)，結(jié)合本試驗(yàn)的設(shè)備和項(xiàng)目組的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行配方。見(jiàn)表1。

表1 熱穩(wěn)定性試驗(yàn)加工配方Tab.1 Test processing recipes of thermal stability

1.3.2 流變性能測(cè)試

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速30 r/min;設(shè)定溫度180℃;試驗(yàn)時(shí)間40 min;試樣重量58 g;試驗(yàn)載荷5 kg。

樣品配方:參照酯基硫醇甲基錫熱穩(wěn)定劑典型配方［1］，選擇硬脂酸鋅替代硬脂酸鈣，對(duì)相關(guān)助劑用量根據(jù)項(xiàng)目組長(zhǎng)期試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。見(jiàn)表2。

表2 流變性能測(cè)試配方Tab.2 Test processing recipes of rheological properties

2 結(jié)果與討論

2.1 熱穩(wěn)定性試驗(yàn)

按表1進(jìn)行PVC配料，按控制參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，間隔3min取樣制片，測(cè)定黃度指數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 PVC黃度指數(shù)變化趨勢(shì)Fig.1 PVC yellowness index trends

由圖1可知，加入1.0份的硫醇甲基錫，在200℃的加工條件下，PVC制品隨著時(shí)間延長(zhǎng)黃度增加，在0～9 min之間變化相對(duì)平緩，在12 min后變黃速度加快，說(shuō)明硫醇甲基錫在PVC加工過(guò)程中具有良好的熱穩(wěn)定性。

2.2 流變性能測(cè)試

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 流變性能測(cè)試結(jié)果Fig.2 Test results of rheological properties

圖2說(shuō)明，硫醇甲基錫在PVC加工中作為熱穩(wěn)定劑有較好加工性能。在本試驗(yàn)條件下，PVC熔融時(shí)間(A－X)在1 min左右，其凝膠化速度為120 Nm/min;在約15 min(E點(diǎn))時(shí)PVC流變性能曲線發(fā)生突變，PVC迅速分解，平衡扭矩迅速升高。

3 結(jié)論與建議

通過(guò)PVC加工的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，利用兩輥塑煉機(jī)和轉(zhuǎn)(扭)矩流變儀對(duì)硫醇甲基錫在PVC加工過(guò)程中的熱穩(wěn)定性及流變性能進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果表明硫醇甲基錫在PVC加工過(guò)程中有良好的熱穩(wěn)定性及優(yōu)越的流變加工性能。

硫醇甲基錫在PVC的應(yīng)用中，各PVC生產(chǎn)企業(yè)的配方、PVC制品品種、工藝不盡相同。筆者建議，為有效地指導(dǎo)應(yīng)用企業(yè)針對(duì)自身的配方進(jìn)行硫醇甲基錫的使用及硫醇甲基錫產(chǎn)品質(zhì)量的提升，硫醇甲基錫生產(chǎn)企業(yè)與應(yīng)用企業(yè)間應(yīng)建立相關(guān)技術(shù)合作關(guān)系，結(jié)合應(yīng)用企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備特性、工藝控制參數(shù)、配方，進(jìn)行硫醇甲基錫的熱穩(wěn)定性，加工性能測(cè)定，對(duì)PVC加工配方、工藝進(jìn)行改進(jìn)，促進(jìn)PVC產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

［1］吳茂英.PVC熱穩(wěn)定劑及其應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010(11):7－8.

［2］于廣河，韓永和，江從宇，等.PVC用SS－218硫醇甲基錫熱穩(wěn)定劑［J］.塑料，2003(3):18－19

［3］殷宇晨，于世發(fā)，錢(qián)鑫，等.靜態(tài)熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)在PVC透明硬制品用鈣鋅熱穩(wěn)定劑篩選中的應(yīng)用［J］.中國(guó)塑料，2012(11):101－106.

［4］高爾金.中國(guó)PVC熱穩(wěn)定劑生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.聚氯乙烯，2008(4):6－9.

［5］侯小娟，吳英華，吳瑋琳，等.YI酸鋅及其互配物作為PVC熱穩(wěn)定劑的性能研究［J］.化工時(shí)刊，2007(1):6－8.