6类CPVC适用的辅助稳定剂

1.      水滑石类辅助热稳定剂

水滑石类层状双羟基复合金属氢氧化物(LDH)是具有特殊结构和性能的无机晶体材料，常见水滑石的化学组成包括镁铝复合氢氧化物、层板羟基、碳酸根离子和结晶水。晶体结构特征为：纳米级层板有序排列，层板内原子以共价键连接，层板间以弱化学键(离子键、氢键)连接并具有可交换的阴离子，主体层板呈碱性。特殊的化学组成和晶体结构，使其具有一系列独特的性能和功能。其热稳定效果比钡皂、钙皂及它们的混合物好。此外它还具有透明性、绝缘性、耐候性及加工性好的优点，不受硫化物的污染，无毒，能与锌皂及有机锡等热稳定剂起协同作用，是极有开发前景的一类无毒辅助热稳定剂。水滑石在CPVC加工过程中的热稳定作用一般认为是由于其表面羟基吸收CPVC热分解释放出的HCl气体，从而抑制HCl对CPVC分解的催化作用。此外，还有学者提出HCl与水滑石层间CO3^2- 交换的作用机理，水滑石作为CPVC热稳定剂时，其热分解生成的HCl与水滑石层间的CO3^2-反应，同样会有效抑止CPVC的分解，但是水滑石在CPVC中也存在用量限制，由于CPVC降解会产出大量的气体，因此水滑石的使用必须配合气体吸收的辅助稳定剂一起使用。

2.      沸石类辅助热稳定剂

沸石的一般化学式为:AmBpO2p·nH2O，结构式为A(x/q) [ (AlO2)x (SiO2)y ] n(H2O) 其中:A为Ca、Na、K、Ba、Sr等阳离子，B为Al和Si，p为阳离子化合价，m为阳离子数，n为水分子数，x为Al原子数，y为Si原子数，(y/x)通常在1~5之间，(x+y)是单位晶胞中四面体的个数。

   商品的沸石一般为一种结晶良好、自由流动并经过粒度优选的粉末产品，具有弱碱性，可作为CPVC热稳定剂混合配方的一种，可以中和CPVC受热分解释放的HCl，清理HCl对CPVC降解的催化作用，提高CPVC的长期热稳定性和抗变色能力，具备更加的环境友好性。

       沸石的粒径越细越好，沸石的加入将会降低CPVC产品的抗冲击性能，由于沸石具有一定的润滑性，会降低产品的剪切力，从而影响体系的塑化性能，因此体系中需要较好地调配才能获得较好的稳定性。

3.      环氧化合物

在环氧化合物中， 传统上被用作辅助稳定剂是环氧大豆油。近年来的研究表明，双酚A 二缩水甘油醚、双酚F 二缩水甘油醚、酚醛树脂的缩水甘油醚、四苯基乙烷的缩水甘油醚、脂环族环氧树脂、偏苯三酸三缩水甘油酯、对苯二甲酸二环氧丙酯等都具有较高的稳定效率。环氧化物与氯化氢反应生成氯乙醇，在钙、锌等金属皂催化作用下， 取代CPVC 中不稳定的氯原子而发挥稳定作用。在静态稳定试验中，环氧化合物的作用是抑制CPVC 变黄。单独使用效果不佳，与亚磷酸酯并用时，其稳定效果可明显改善。环氧类辅助热稳定剂一般有环氧大豆油、环氧亚麻籽油、环氧硬脂酸丁酯、辛酯等环氧类化合物等，它们与Ca/Zn体系配合使用有较高的协同作用，具有光稳定性和无毒之优点，其用于硬质CPVC制品时用量要小，其缺点是易渗出。协同作用机理[6]可认为是降解产生的HCl被环氧基团和金属皂盐吸收，HCl浓度减小，降低了CPVC的脱HCl速度（HCl对CPVC降解有催化作用），从而使CPVC的热稳定性得到提高。另外，在Zn盐的催化下，环氧化合物还可以有效地取代烯丙基氯原子。

4.      多元醇

作为Ca/Zn 复合体系的辅助稳定剂的多元醇主要有季戊四醇、二季戊四醇、聚乙烯醇、四羟甲基环己醇、二三羟甲基丙烷、卡必醇，以及山梨醇、甘露糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、异麦芽糖醇、乳糖醇和它们的脱水、半脱水产物等， 这类品种与β-二酮、环氧化合物、水滑石配合用于软质CPVC 中时，具有极好的协同作用。需要注意的是多元醇尽管有良好的热稳定性， 但部分品种由于其自身在加工过程中的脱水着色，仍有不足之处。新品种如菊粉、三(α-羟乙基)异氰脲酸酯可以克服上述缺陷。另外，多元醇易升华，在加工过程中升华物沉积在设备上，妨碍加工。为克服这些不足，现已开发了许多用脂肪酸部分酯化的多元醇， 如日本推出的Tohtlixer-101,它是一种多元醇改性物，能较好地克服了一般多元醇的缺点， 同Ca/Zn 稳定体系并用， 表现出良好的光稳定性、加工性和贮存稳定性。多元醇可以螯合金属离子， 防止氯化物催化降解， 同时在金属皂的存在下， 可以置换烯丙基氯，从而使CPVC 稳定。此外，多元醇较多的羟基可以与金属离子形成无色的配位体， 从而缓解了硬酯酸锌的催化加速作用， 阻止了金属离子与CPVC多烯结构配合的有色配位体的形成， 直到辅助稳定作用，伴随着羟基数目的增加，多元醇稳定效果增加。多元醇类主要有季戊四醇、双季戊四醇、聚乙烯醇、四羟甲基环己醇、卡必醇等，以及山梨醇、甘露糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、异麦芽糖醇、乳糖醇和它们的脱水、半脱水产物，这类品种与β-二酮、环氧化合物、水滑石配合用于硬质CPVC中，具有极好的协同作用。关于其作用机理，一般认为季戊四醇与ZnSt2能形成络合物，然后络合物按下式进行取代反应，生成ZnCl2和季戊四醇络合物，从而抑制了ZnCl2对CPVC的催化降解和“锌烧” 现象，延长了CPVC 的热稳定时间，但是其使用具有明显的上限，当季戊四醇用量超过0.5份时，会发生严重的析出。

5.      β-二酮

β-二酮是Ca/Zn 复合稳定剂体系中不可缺少的辅助稳定剂，它对提高热稳定性、光稳定性和抑制“锌烧”有着重要作用。主要品种有硬脂酰苯甲酰甲烷、二苯甲酰甲烷、异戊酰苯甲酰甲烷、辛酰苯甲酰甲烷等， 基本用量一般为Ca/Zn 复合稳定剂的12~15 份，或者为CPVC 树脂的0.3~0.4 份。β-二酮的突出作用是改善制品的着色性能， 一般与其他组分无对抗作用。这一类辅助稳定剂中，首推硬脂酰苯甲酰甲烷，这是一个由美国FDA(美国食品及药物管理局) 认可的用于食品包装材料的品种。其次是二苯甲酰甲烷，它是一个经典的品种，目前国内也有生产，也有部分出口；除上述2 个固体品种外，液体β-二酮也有2 个主要品种，一个是由Rodia 公司开发的异戊酰苯甲酰甲烷， 另一个品种是山西省化工研究所开发的液体β-二酮T-247。近年来对β-二酮类的研究很活跃，如Ciba 公司开发了1.3-嘧啶二酮和多酮化合物(DATHP)，Akcros 公司开发了吡咯啉-2.4 -二酮，其热稳定性效果和颜色控制效果均优于传统用的β-二酮[5]。β-二酮是改善初期着色最有效的一类化合物。主要品种有硬脂酰苯甲酰甲烷、二苯甲酰甲烷、异戊酰苯甲酰甲烷、辛酰苯甲酰甲烷等。β-二酮的突出作用是改善制品的着色性能，一般与其他组分无不良副作用。其作用机理可认为是夹在两个羰基之间的次甲基具有相当高的活性，容易失去质子，因此可通过碳烷基化反应置换出烯丙基氯，形成牢固的碳-碳结构，从而中止了因脱除HCl导致的共轭链增长，达到稳定效果，但由于反应速度缓慢，稳定效果不高。当Ca/Zn体系中加入β-二酮时，一方面β-二酮会与体系中的锌盐络合生成β-二酮锌，继而β-二酮锌通过碳-烷氧基化（或称氧-烷基化）反应迅速置换出烯丙基氯原子；另一方面，ZnCl2又能催化上述的碳-烷基化反应，使其迅速进行。CPVC树脂由于烯丙基氯的含量较高，因此β-二酮的使用可以明显提高其稳定性。

6.      尿嘧啶

尿嘧啶又名二氧嘧啶白色或淡黄色针状晶状。熔点335℃(发泡分解)。溶于热水、苛性碱液及氨水，不溶于乙醇、乙醚。可以尿素与甲酰乙酸乙酯环合而得。尿嘧啶锌盐和辅助稳定剂，润滑剂和抗氧剂进行复配，以制得CPVC管材专用尿嘧啶锌复合稳定剂。该复合稳定剂不仅热稳定性好，且能提升CPVC管材加工过程中的流动性，使得PVC管材的使用寿命延长，具有较好的耐老化性能。并且该化合物不含重金属，制备工艺简单，因此具有良好的工业应用前景。使用尿嘧啶一般是在钙锌稳定体系中，有机锡稳定体系不太适用。

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