硬脂酸钙在高分子材料中的应用..docx

硬脂酸钙在高分子合成材料中的应用摘要: 介绍了硬脂酸钙在聚合物生产、加工及改性领域内的使用情况。硬脂酸钙用于聚氯乙烯的热稳定剂和润滑剂。硬脂酸钙用于聚丙烯的β-晶型成核剂和卤素吸收剂。硬脂酸钙既是卤化丁基橡胶产品的稳定剂和硫化速度抑制剂，也是卤化丁基橡胶生产过程中的分散剂和润滑剂。关键词: 硬脂酸钙; 聚氯乙烯; 卤化丁基橡胶硬脂酸钙是金属皂类表面活性剂。由于制备方法简单且价格便宜，所以硬脂酸钙广泛用于油漆平光、纸张涂布助剂等。另外，硬脂酸钙也应用于铅笔芯润滑和建筑防水。在高分子材料加工领域，硬脂酸钙是一种常用脱模剂。实际上，除用作脱模剂外，由于具有无毒、环保、为弱碱性物质等特性，所以硬脂酸钙在高分子材料领域内有着非常广泛的用途。聚氯乙烯(PVC)在加工过程中，PVC很容易因脱氯而出现断链和交联，使材料的颜色加深，性能变差。可采用多种手段研究硬脂酸钙对PVC材料性能的影响，如用黄变指数及折光仪研究颜色变化，用傅里叶变换红外分析仪( FTIR) 研究羰基的生成，用相对分子质量和凝胶含量研究材料的交联和降解[1]。研究发现，虽然温度对材料的脱氯量没有影响，但脱氯速率受温度影响很大。在材料的降解过程中，链交联起主导作用。研究硬脂酸钙对PVC热解性能的影响，结果( 如图1和图2所示) 表明，硬脂酸钙对PVC的热解脱氯有明显延缓作用，并且使最大脱氯率显著降低，这说明硬脂酸钙的存在对PVC的脱氯有显著抑制作用[2-3]。硬脂酸钙抑制PVC脱氯的原因是硬脂酸钙能吸收热解过程中形成的自由基，同时硬脂酸钙还可以与脱氯过程中产生的HCl发生反应，使脱氯率降低。改性剂的稳定机理为:在实际应用中，很少单独使用硬脂酸钙为热稳定剂。硬脂酸钙-硬脂酸锌复合物对PVC的稳定化具有明显协同作用。引入硬脂酸钙-硬脂酸锌复合物后，PVC的热稳定性能明显提高[4]。硬脂酸钙-硬脂酸钡复合体系对PVC也有着良好的热稳定效果，而且与有机锡配合使用时效果更好[5]。测试结果表明，用硬脂酸稀土金属盐-硬脂酸锌-硬脂酸钙作PVC的复合稳定剂，可使PVC树脂的热稳定性、加工性和力学强度获得明显改善[6]。单独使用各种硬脂酸盐，或各种硬脂酸盐配合使用，或使各种硬脂酸盐与水滑石( LDH) 配合使用，研究结果表明，硬脂酸钙和硬脂酸钡对PVC主要起长期热稳定作用，硬脂酸锌主要起初期热稳定作用，硬脂酸锌-硬脂酸钡复合体系的稳定效果比硬脂酸锌-硬脂酸钙复合体系的稳定效果稍好[7]。实验还证实，虽然硬脂酸锌-硬脂酸钡-LDH复合体系有协同作用，但总体热稳定效果不如硬脂酸锌-硬脂酸钙-LDH复合体系好，m( 硬脂酸锌) /m( 硬脂酸钡或硬脂酸钙) /m( LDH) 为1.0: 2.0: 0.8时稳定效果达到最佳值。水滑石与硬脂酸钙间具有协同效应的机理是水滑石先以层间碳酸根离子，然后以层板镁、铝氢氧化物将HCl中和[8]。另外，层间碳酸根离子还可以中和HCl的转化产物。将环氧植物油与硬脂酸钙类复合热稳定剂配合使用，可使PVC材料的热稳定性能进一步提高。例如，由2~10份( 质量，下同) 硬脂酸锌、6~13份硬脂酸钙、45~52份环氧化合物、14~16份螯合剂、10~12份β-二酮、6~8份抗氧剂和2~4份多元醇组成的糊状钙锌复合热稳定剂符合环保要求，可应用于医疗卫生领域。糊状钙锌复合热稳定剂的有益效果主要体现在体系中各组分的钙皂、锌皂配比合适且具有多种辅助稳定基团，靠这些组分的协同效应，能有效延缓体系产生锌烧现象，提高PVC的热稳定性能。另外，由于体系选用助剂的折光率与PVC树脂的折光率更接近，所以可制备出透明性较好的PVC制品。热处理温度为170℃，PVC用量为0.2g时，PVC/硬脂酸钙/硬脂酸锌/环氧化葵花籽油组合物的热稳定性能如图3所示[9]。引入环氧化葵花籽油可明显提高硬脂酸钙-硬脂酸锌复合体系对PVC的热稳定效果。由于环氧化植物油还是一种绿色环保型增塑剂，所以很适合PVC这类需要大量添加增塑剂的材料，既有增塑作用，还可以配合硬脂酸钙以提高材料的热稳定性能。研究硬脂酸钙-硬脂酸锌-环氧化大豆油-有机锡复合稳定体系对软质PVC材料的稳定效果[10]。结果表明，这种复合稳定体系的稳定效果优于硬脂酸钙-硬脂酸锌-环氧化大豆油体系。用多烯烃及羰基生成量和氯的残留量来表征复合材料的热稳定性能，研究在低剂量γ-射线辐射下PVC的稳定性[11]。结果表明，当辐照剂量为25~100kGy时，复合稳定剂硬脂酸钙-硬脂酸锌-环氧化葵花籽油存在可以减少多烯烃及羰基的生成，同时增加氯的残留量，使PVC在辐照下的稳定性明显提高。这种复合稳定剂的作用机理是可以有效捕获PVC脱氯后生成的HCl。除纯PVC材料外，硬脂酸钙对PVC合金，如聚氨酯/PVC[12]，PVC/ABS( 苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物)也有