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摘要：PVC工业的发展为热稳定剂行业提供了良好的市场保障和广阔的发展空间，同时也对热稳定剂行业提出了无铅、镉、锑、钡化的更高要求，未来热稳定剂将朝着无毒、复合、高效的方向发展。文章着重介绍了无铅环保热稳定剂-水滑石在环保型热稳定剂中所起的重要作用。
关键词：PVC工业；水滑石；无铅化；热稳定剂
中图分类号：TQ325 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）26-0067-02
塑料制品中用量最大的当属PVC，主要成分为聚氯乙烯，由于它色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用，被广泛应用于门窗异型材、管材、棚膜、玩具、人造革等生活中的各领域，在我国每年需求量已突破1000万吨，并正以8%的速度在增长。PVC树脂内在的热稳定性较差，在加工成型过程中需加入热稳定剂以增加其热稳定性。传统上，基于其诱人的应用性能优势，PVC加工中大量使用含镉、铅、钡等有毒热稳定剂，但是，随着人们环保意识的唤醒，这种状况正在发生变化，例如，美国通过发展有机锡成功地从技术上代替了含铅热稳定剂；欧盟经10余年的努力于2001年实现了停用含镉热稳定剂，按计划于2015年实现完全取缔含铅热稳定剂；我国最近也出台了一些规定限制有毒热稳定剂的使用，无铅、镉、锑、钡化已成为国内外热稳定剂发展的大趋势，丹东松元化学有限公司正是顺应了市场这一要求，推出Alkamizer1-C系列水滑石产品，作为一种环保型PVC热稳定剂，该产品以其高效无毒及多功能的特性正在被越来越多的客户所接受。
1 水滑石热稳定剂
1.1 水滑石的结构特性及作用原理
水滑石是一类具有广阔应用前景的层状无机材料，其理想的化学组成是Mg6Al2（OH）16CO3·4H2O，结构类似于水镁石Mg（OH）2。水滑石系六方晶系，由Mg2+、Al3+、OH-构成的单元层板带有正电荷，因此层间存在可交换的阴离子CO32-以平衡电荷，使结晶整体呈电中性；层板间同时也存在一定数目的水分子，由于结合力小，可在适当的温度下除去而不破坏水滑石的结构。层板上阳离子的不同，以及层间阴离子的不同形成不同种类的水滑石。水滑石这样的结构决定了它主要具有碱性、层间阴离子交换性及热稳定性。
水滑石作为热稳定剂所表现的热稳定性主要体现在以下两个方面：
首先，水滑石的热分解过程包括几个方面：低于200℃仅失去层间水，对其结构没有影响；加热到250℃～450℃时，层板羟基脱水，并脱除二氧化碳；加热到450℃～500℃时有新相生成，并逐渐形成稳定的双金属氧化物，温度再升高就会破坏其层状结构。而PVC加工温度一般不会超过250℃，所以加工过程中并不会破坏其结构。
其次，聚氯乙烯（PVC）在加工成型过程中，极易分解并释放出HCl，究其原因是PVC由氯乙烯单体经自由基引发聚合而成过程中，其分子链上形成叔碳氯原子、烯丙基氯原子等不稳定氯原子，极易与相邻的H一起脱去形成HCl，而生成的HCl对后续脱HCl又起一个催化作用，加速了PVC的降解。水滑石层板及层间的阴离子对HCl有吸收作用，从而有效抑制了PVC的降解，提高了其热稳定性。
1.2 水滑石在PVC热稳定剂中的应用
水滑石特殊的化学和晶体结构，使其具有一系列独特、优异的性能，由于其具有吸收HCl的功能，转化产物MgCl2、AlCl3对PVC的降解不具催化作用，不会引起PVC产生恶性降解而突然变黑，因而是一种很好的长期热稳定剂。但水滑石更强大的功能体现在与其他稳定剂复配过程中所体现出的“协同效应”。
在实际应用中要求热稳定剂具备更全面的性能，不仅要能有效抑制配料初期着色，还要能使配料在加工和使用过程中保持稳定，配料要具有适度的塑化速率和内外润滑性，以使加工能保持平稳进行，不能与其他助剂发生对抗作用，但目前所有单组分热稳定剂均不能很好满足上述要求。而热稳定剂之间的协同效应使复配得到的复合热稳定剂体系表现出更好的热稳定性能。
研究表明，水滑石与钙锌复合稳定剂复配，不仅明显改善了PVC的初期着色性，而且长期热稳定性能也大幅提高，增强了制品耐候性，完全可以替代传统的铅盐热稳定剂；水滑石与有机锡共用可以起到很好的热稳定效果，并在一定范围内随着水滑石含量的增加，体系的热稳定性也逐渐增加，可以弥补有机锡价格高的缺陷，有效降低生产成本。
2 水滑石Alkamizer1-C系列产品
丹东松元化学有限公司成立于2002年7月，是由日本协和化学工业株式会社和香港溢思投资有限公司共同投资兴建的外资企业，年产5000吨氢氧化镁阻剂和3500吨合成水滑石热稳定剂。两种产品的质量已经达到国际先进水平，能够完全替代进口产品。
众所周知，水滑石作为PVC热稳定剂的应用，始见于1980年日本协和化学（Kyowa）将水滑石填充到PVC中用作热稳定剂的专利，实验表明，含有水滑石的样品不但热稳定性好，还具有透明性好、绝缘性好、耐候性好及加工性好等优点，不受硫化物的污染。公司经由日本协和化学工业株式会社特许授权制造，按照协和化学产品的技术标准，采用取得中国国家发明专利技术制造的人工合成的水滑石具有纯度高、粒度小、粒径分布窄、结晶度好、结构规整、稳定性好等特点，使产品具有优异的使用性能和指标。
公司生产的水滑石属于镁铝型水滑石，由于具有高活化的碱性中心，对HCl表现出极强的吸附能力，同时降低了烯丙基的活性，有利于控制PVC的热氧老化，具有长期热稳定性。通过受热分解时的吸热作用，在PVC初期降解时吸收热量，同时放出CO2和水蒸汽，在材料和空气间形成隔离层，能明显提高PVC的阻燃性，降低其产烟量。特别是经表面处理后的水滑石在PVC加工过程中更是表现出良好的分散性和相容性，适用于所有树脂，而且不影响PVC的绝缘性能。
老化及平板硫化、刚果红等树脂实验表明，Alkamizer1-C系列产品与有机锡热稳定剂、钙锌复合热稳定剂等具有良好的协同效应，这种复合热稳定剂无论是静态热稳定性、动态热稳定性、耐候性、透明性都比使用单一热稳定剂有显著的提高，同时降低了使用成本，既能有效抵制PVC配料初期着色，又能使配料在加工的使用过程中保持稳定，使配料具有适度的塑化速率和内、外润滑性，保证加工过程的平稳进行，且不与其他助剂发生对抗作用。
3 前景与展望
水滑石在环保型PVC热稳定剂中的使用已越趋成熟，越来越多的稳定剂生产厂家开始逐步放弃含铅热稳定剂的生产，着手向环保型热稳定剂转型，水滑石在PVC热稳定剂的生产中发挥着越来越重要的作用。
参考文献
[1] 吕杰斌.水滑石填充聚氯乙烯材料的制备及其性能研究[D].北京化工大学.
[2] 吴旅良，杨基良，张顺华，晏宗伟.改性水滑石在钙锌复合稳定剂中的应用研究[J].塑料助剂，2007，（6）.
[3] 吴茂英.PVC热稳定剂及其应用技术[M].北京：化学工业出版社，2011.
[4] 刘志远.Ca/Mg/Al类水滑石的合成及其在PVC中的应用[D].中南大学，2007.
[5] 谭琦，印万忠，刘磊.水滑石的合成及其在PVC中的应用研究进展[J].中国非金属矿工业导刊，2011，（5）.
作者简介：刘晓红（1969-），女，辽宁丹东人，丹东松元化学有限公司中级工程师，研究方向：PVC热稳定剂。
关键词：PVC工业；水滑石；无铅化；热稳定剂
中图分类号：TQ325 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）26-0067-02
塑料制品中用量最大的当属PVC，主要成分为聚氯乙烯，由于它色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用，被广泛应用于门窗异型材、管材、棚膜、玩具、人造革等生活中的各领域，在我国每年需求量已突破1000万吨，并正以8%的速度在增长。PVC树脂内在的热稳定性较差，在加工成型过程中需加入热稳定剂以增加其热稳定性。传统上，基于其诱人的应用性能优势，PVC加工中大量使用含镉、铅、钡等有毒热稳定剂，但是，随着人们环保意识的唤醒，这种状况正在发生变化，例如，美国通过发展有机锡成功地从技术上代替了含铅热稳定剂；欧盟经10余年的努力于2001年实现了停用含镉热稳定剂，按计划于2015年实现完全取缔含铅热稳定剂；我国最近也出台了一些规定限制有毒热稳定剂的使用，无铅、镉、锑、钡化已成为国内外热稳定剂发展的大趋势，丹东松元化学有限公司正是顺应了市场这一要求，推出Alkamizer1-C系列水滑石产品，作为一种环保型PVC热稳定剂，该产品以其高效无毒及多功能的特性正在被越来越多的客户所接受。
1 水滑石热稳定剂
1.1 水滑石的结构特性及作用原理
水滑石是一类具有广阔应用前景的层状无机材料，其理想的化学组成是Mg6Al2（OH）16CO3·4H2O，结构类似于水镁石Mg（OH）2。水滑石系六方晶系，由Mg2+、Al3+、OH-构成的单元层板带有正电荷，因此层间存在可交换的阴离子CO32-以平衡电荷，使结晶整体呈电中性；层板间同时也存在一定数目的水分子，由于结合力小，可在适当的温度下除去而不破坏水滑石的结构。层板上阳离子的不同，以及层间阴离子的不同形成不同种类的水滑石。水滑石这样的结构决定了它主要具有碱性、层间阴离子交换性及热稳定性。
水滑石作为热稳定剂所表现的热稳定性主要体现在以下两个方面：
首先，水滑石的热分解过程包括几个方面：低于200℃仅失去层间水，对其结构没有影响；加热到250℃～450℃时，层板羟基脱水，并脱除二氧化碳；加热到450℃～500℃时有新相生成，并逐渐形成稳定的双金属氧化物，温度再升高就会破坏其层状结构。而PVC加工温度一般不会超过250℃，所以加工过程中并不会破坏其结构。
其次，聚氯乙烯（PVC）在加工成型过程中，极易分解并释放出HCl，究其原因是PVC由氯乙烯单体经自由基引发聚合而成过程中，其分子链上形成叔碳氯原子、烯丙基氯原子等不稳定氯原子，极易与相邻的H一起脱去形成HCl，而生成的HCl对后续脱HCl又起一个催化作用，加速了PVC的降解。水滑石层板及层间的阴离子对HCl有吸收作用，从而有效抑制了PVC的降解，提高了其热稳定性。
1.2 水滑石在PVC热稳定剂中的应用
水滑石特殊的化学和晶体结构，使其具有一系列独特、优异的性能，由于其具有吸收HCl的功能，转化产物MgCl2、AlCl3对PVC的降解不具催化作用，不会引起PVC产生恶性降解而突然变黑，因而是一种很好的长期热稳定剂。但水滑石更强大的功能体现在与其他稳定剂复配过程中所体现出的“协同效应”。
在实际应用中要求热稳定剂具备更全面的性能，不仅要能有效抑制配料初期着色，还要能使配料在加工和使用过程中保持稳定，配料要具有适度的塑化速率和内外润滑性，以使加工能保持平稳进行，不能与其他助剂发生对抗作用，但目前所有单组分热稳定剂均不能很好满足上述要求。而热稳定剂之间的协同效应使复配得到的复合热稳定剂体系表现出更好的热稳定性能。
研究表明，水滑石与钙锌复合稳定剂复配，不仅明显改善了PVC的初期着色性，而且长期热稳定性能也大幅提高，增强了制品耐候性，完全可以替代传统的铅盐热稳定剂；水滑石与有机锡共用可以起到很好的热稳定效果，并在一定范围内随着水滑石含量的增加，体系的热稳定性也逐渐增加，可以弥补有机锡价格高的缺陷，有效降低生产成本。
2 水滑石Alkamizer1-C系列产品
丹东松元化学有限公司成立于2002年7月，是由日本协和化学工业株式会社和香港溢思投资有限公司共同投资兴建的外资企业，年产5000吨氢氧化镁阻剂和3500吨合成水滑石热稳定剂。两种产品的质量已经达到国际先进水平，能够完全替代进口产品。
众所周知，水滑石作为PVC热稳定剂的应用，始见于1980年日本协和化学（Kyowa）将水滑石填充到PVC中用作热稳定剂的专利，实验表明，含有水滑石的样品不但热稳定性好，还具有透明性好、绝缘性好、耐候性好及加工性好等优点，不受硫化物的污染。公司经由日本协和化学工业株式会社特许授权制造，按照协和化学产品的技术标准，采用取得中国国家发明专利技术制造的人工合成的水滑石具有纯度高、粒度小、粒径分布窄、结晶度好、结构规整、稳定性好等特点，使产品具有优异的使用性能和指标。
公司生产的水滑石属于镁铝型水滑石，由于具有高活化的碱性中心，对HCl表现出极强的吸附能力，同时降低了烯丙基的活性，有利于控制PVC的热氧老化，具有长期热稳定性。通过受热分解时的吸热作用，在PVC初期降解时吸收热量，同时放出CO2和水蒸汽，在材料和空气间形成隔离层，能明显提高PVC的阻燃性，降低其产烟量。特别是经表面处理后的水滑石在PVC加工过程中更是表现出良好的分散性和相容性，适用于所有树脂，而且不影响PVC的绝缘性能。
老化及平板硫化、刚果红等树脂实验表明，Alkamizer1-C系列产品与有机锡热稳定剂、钙锌复合热稳定剂等具有良好的协同效应，这种复合热稳定剂无论是静态热稳定性、动态热稳定性、耐候性、透明性都比使用单一热稳定剂有显著的提高，同时降低了使用成本，既能有效抵制PVC配料初期着色，又能使配料在加工的使用过程中保持稳定，使配料具有适度的塑化速率和内、外润滑性，保证加工过程的平稳进行，且不与其他助剂发生对抗作用。
3 前景与展望
水滑石在环保型PVC热稳定剂中的使用已越趋成熟，越来越多的稳定剂生产厂家开始逐步放弃含铅热稳定剂的生产，着手向环保型热稳定剂转型，水滑石在PVC热稳定剂的生产中发挥着越来越重要的作用。
参考文献
[1] 吕杰斌.水滑石填充聚氯乙烯材料的制备及其性能研究[D].北京化工大学.
[2] 吴旅良，杨基良，张顺华，晏宗伟.改性水滑石在钙锌复合稳定剂中的应用研究[J].塑料助剂，2007，（6）.
[3] 吴茂英.PVC热稳定剂及其应用技术[M].北京：化学工业出版社，2011.
[4] 刘志远.Ca/Mg/Al类水滑石的合成及其在PVC中的应用[D].中南大学，2007.
[5] 谭琦，印万忠，刘磊.水滑石的合成及其在PVC中的应用研究进展[J].中国非金属矿工业导刊，2011，（5）.
作者简介：刘晓红（1969-），女，辽宁丹东人，丹东松元化学有限公司中级工程师，研究方向：PVC热稳定剂。