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水滑石类热稳定剂在聚氯乙烯中的应用研究进展

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 675 2021-02-15
【摘要】聚氯乙烯(PVC)全球三大通用树脂之一,广泛应用于国名经济诸多重要领域。但是,因结构的不稳定性,其热加工成型温度远高于其热老化脱氯化氢温度,严重制约其可加工性和应用性能,因此,在其加工过程中必须加入适量的高效热稳定剂以提高其热稳定性。水滑石类(LDHs)热稳定剂作为一种二维阴离子型层状化合物,作为一类新型高效环保型热稳定剂已引起国内外科研界和产业界的广泛关注,有望逐步替代传统有毒有害如铅盐等热稳定剂。本文简要从水滑石热稳定作用机理、主体和客体层板组成及其在PVC复合材料中分散性等方面综述了国内外研究进展,以期有助于对类水滑石热稳定剂结构的可调变性和性能提升的了解。
  • 聚氯乙烯(PVC)作为全球第三大通用合成树脂,以其优良的阻燃性、抑烟性、耐腐蚀性、电绝缘性、机械加工性和价格低等优点,已广泛应用于化工、汽车、建材、包装以及航空等国民经济诸多重要领域川。根据市场研究机构ResearchandMarkets发布的报告,2018年全球PVC产量约为44300kt,预计2025年的产量为59720kt,在此期间的复合年均增长率约为4.36%。根据《中国塑料丁-业年鉴》(2019年)统计,2018年中国PVC的生产量为18740kt,2010年至2018年我国PVC产量呈整体上升趋势,复合年均增幅达6.53%o然而,PVC树脂因分子中存在不稳定结构,在其加工成型和制品使用过程中易因受热发生老化降解并释放氯化氢气体,而且所产生的氯化氢进一步催化加速降解,从而形成共觇烯姪结构。

    这种“拉链式”脱氯化氢自催化热降解过程导致PVC树脂颜色逐渐变深和力学性能下降,特别是其热成型加工温度(160-210°C)远大于热降解温度(约100°C),直接影响PVC的加工性及其制品的可应用性刊。因此,必须在PVC加工成型过程中添加适量的热稳定剂,以期有效抑制和减缓降解过程,延长使用寿命,增强应用性能和拓展应用领域。据统计,2018年全球PVC热稳定剂用量为1296kt,其中我国用量约为600kt,占比约为46.30%,是全球热稳定剂用量最大的国家。在2018年,铅盐类、金属皂类、有机锡类和有机复合类等四类热稳定剂所生产PVC制品量占比看:在全球,依次分别为47.74%、23.80%、23.43%和5.03%:在中国,依次分别42.10%、30.74%、22.11%和5.05%

    。随着PVC应用领域持续拓展和用量的不断增大,稳定剂需求量将会同步快速增长。值得注意的是,铅盐类热稳定剂因毒性大,欧盟2003年颁布的RoHS指令和2007年实施的REACH法规开始严格管控铅盐的使用,并于2016年年底在欧盟境内全面彻底禁铅,严重影响了我国相关产业的发展和出口。我国目前受技术和产业结构的限制,依旧大量生产和使用铅盐类热稳定剂,塑料制品与百姓日常生活息息相关,其安全的重要性毋庸置疑。

    此外,金属皂类热稳定剂中的重金属锌、顿和镉等元素以及有机锡类热稳定剂中重金属锡都存在一定的毒性,特别是顿和镉;有机化合物类热稳定剂虽然不含重金属,但是其单独使用时热稳定效果较差。因此,突破关键技术,开发新型高效绿色环保PVC热稳定剂势在必行,无疑将推进我国热稳定剂环保化进程,加快PVC制品行业禁铅的步伐,也是我国塑料行业绿色可持续健康发展的大势所趋|5'o

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