本文較為詳細(xì)的對(duì)4A沸石在PVC中的應(yīng)用進(jìn)行了論述，希望對(duì)您有所幫助。
1、PVC簡(jiǎn)介及其分類：
PVC是聚氯乙烯(p0l血ylchloride)的英文縮寫，由其加工而成的制品叫PVC塑料，與鋼材、木材、水泥并稱四大基礎(chǔ)建材，廣泛使用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、化工、電子、機(jī)械和日常生活領(lǐng)域。成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱之一。是世界五大通用塑料之一。世界上通用的五大塑料：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(Ps)和ABS。聚氯乙烯使用量?jī)H次聚乙烯排第二位。PVC樹脂的生產(chǎn)工藝及方法有乙炔電石法、聯(lián)合法及氯乙烯氧化法。其中氯乙烯氧化法是當(dāng)前生產(chǎn)的主要方法。PVC的聚合方法有懸浮法、乳液法、本體聚合法和溶液聚合。懸浮法以其工藝成熟、簡(jiǎn)單、質(zhì)量高、成本低被廣泛使用。
2、PVC產(chǎn)品中的添加劑：
聚氯乙烯和其前述的其他樹脂不同，其它的高分子材料都是成型的材料，不用配制任何配方就可以直接加工使用。但是聚氯乙烯不同，它是由十幾種甚至二十幾種不同的原料搭配而成的，因此在聚氯乙烯的加工當(dāng)中，技術(shù)是最難的，需要對(duì)構(gòu)成它的每一種原材料都有深入的了解，才能給出合適的配方，做出好的產(chǎn)品。PVC塑料主要由PVC樹脂和各種助劑組成的，其中助劑按功能又分為：增塑劑、加工助劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、阻燃劑、光穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、填充劑、著色劑、潤(rùn)滑劑、加工改性劑、沖擊改性劑、填充劑、耐老化劑等等。
3、PVC的生產(chǎn)：
PVC制品的加工方法很多，主要有擠出、注射、壓延、吹塑、真空成型、二次加工等，PVC樹脂可加工成板材、片材、薄膜、管材、單絲、鞋、異型材、電線電纜和棒材及各種生活日用品。在PVC的加工過程中，人們發(fā)現(xiàn)PVC塑料只有在160″C以上才能加工成型，而它在120130℃時(shí)就開始熱分解，釋放出HCl氣體。HCl氣體對(duì)PVC的降解起到催化作用。為防止塑料在加工和使用過程中由于受熱而引起降解所加入的助劑稱為熱穩(wěn)定劑。
4、熱穩(wěn)定劑的作用及其分類：
熱穩(wěn)定劑的作用：
1、通過捕捉PVC熱分解產(chǎn)生的HC1，防止HCI的催化降解作用。
2、置換活潑的烯丙基氯原子。
3、與自由基反應(yīng)，終止自由基的反應(yīng)。
4、與共扼雙鍵加成作用，抑制共扼鏈的增長(zhǎng)。
5、分解過氧化物，減少自由基的數(shù)目。
6、鈍化有催化脫HC1作用的金屬離子。
如前所述，熱穩(wěn)定劑總的可以分為六種，第一類：鉛鹽穩(wěn)定劑；第二類：金屬皂類穩(wěn)定劑；第三類：有機(jī)錫(銻)穩(wěn)定劑，第四類：無毒鈣鋅穩(wěn)定劑；第五類：稀土復(fù)合穩(wěn)定劑；第六類：其他類型的穩(wěn)定劑。
下面就不同穩(wěn)定劑分別進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹：
鉛鹽穩(wěn)定劑：是由帶有未成鹽的一氧化鉛(俗稱鹽基)的無機(jī)酸鉛和有機(jī)酸鉛組成的穩(wěn)定劑。復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑是一種多功能的穩(wěn)定劑，它是由三鹽、二鹽硫酸鉛還有二鹽硬脂酸鉛、硬脂酸鉛、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇等多種材料復(fù)合而成。是目前使用量最大的一種穩(wěn)定劑金屬皂類熱穩(wěn)定劑：其穩(wěn)定性不如鉛鹽，但具有潤(rùn)滑性，其熱穩(wěn)定特性主要取決于金屬離子，但其他性能既與金屬離子有關(guān)，也受陰離子的影響。主要是硬脂酸、PbSt2、CdSt2、ZnSt2、CaSt2、月桂酸和棕櫚酸的Ba、Cd、Pb、Ca、Zn、Mg、Sr等金屬鹽，液體復(fù)合熱穩(wěn)定劑有有機(jī)ca、zn、Ba、Pb、Cd等。
有機(jī)錫(銻)熱穩(wěn)定劑：有機(jī)錫類熱穩(wěn)定劑是較佳的PVc熱穩(wěn)定劑，其優(yōu)點(diǎn)為熱穩(wěn)定性、耐候性、初期著色性、透明性良好，毒性低；缺點(diǎn)為價(jià)格稍高。它是目前用途較廣、效果較好的一類熱穩(wěn)定劑，它主要適用于硬質(zhì)、高透明PVC及注射、吹塑成型的制品。主要品種有脂肪酸鹽型、馬來酸靛型、硫醇鹽型、稀土類。1995年開發(fā)月桂酸二丁基甲基錫，成為新一代REC稀土多功能熱穩(wěn)定劑。有機(jī)錫穩(wěn)定劑在我國(guó)穩(wěn)定劑中所占的比例大約為8％左右，呈逐年遞增。可用作熱穩(wěn)定劑的有機(jī)銻化合物包括羧酸銻、高級(jí)脂肪硫醇銻、琉基羧酸脂銻和琉基羧酸脂一高級(jí)脂肪硫醇銻等。其中，以后兩者為基本成分的液體產(chǎn)品較重要。有機(jī)銻熱穩(wěn)定劑無毒或低毒，熱穩(wěn)定性、透明性、加工性等許多性能與有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑相似，而價(jià)格較低。但由于其自身耐光性很差，且與含硫有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑發(fā)生交叉硫化污染。因此，盡管改進(jìn)研究一直在不斷進(jìn)行，但直到目前其應(yīng)用仍受到很大限制水滑石類熱穩(wěn)定劑是日木在2o世紀(jì)8og代開發(fā)的一類新型無機(jī)PVC輔助穩(wěn)定劑，它還具有熱穩(wěn)定效果好以及透明性、絕緣性、耐候性及加工性好的優(yōu)點(diǎn)，不受硫化物的污染，無毒，能與鋅皂及有機(jī)錫等熱穩(wěn)定劑起協(xié)同作用。
沸石具有陽(yáng)離子交換陛能，比表面積大，吸附陛能好等特點(diǎn)，沸石在催化材料，廢水處理等方面均有應(yīng)用。近年來，沸石填充PP、PE做阻隔材料，提高其阻燃性能己有報(bào)道。沸石具有吸收HCl的性能，將沸石用作PVC熱穩(wěn)定劑，可以提高鈣、鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的熱穩(wěn)定效果。（此處可以點(diǎn)擊：沸石特性進(jìn)行詳細(xì)了解）
可以用于熱穩(wěn)定劑的沸石有A型沸石、P型沸石、x型沸石以及Y型沸石，但從使用效果以及性價(jià)比而言，A型沸石更適于鈣、鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。沸石的熱穩(wěn)定功能是由于它呈堿性并且含有很多空腔可以吸收PVC降解脫出的氯化氫；沸石對(duì)于PVC具有一定的阻燃作用，沸石受熱失水(附著水、結(jié)構(gòu)水)，既可以帶走部分熱量，又可以稀釋可燃?xì)怏w起到阻燃作用；在PVC／沸石體系的燃燒殘余物的炭層表面有沸石覆蓋，起到較好的絕熱屏蔽作用；在PVC／沸石體系的炭層內(nèi)部有沸石填充，基材、炭、沸石形成復(fù)合材料提高PVC／沸石體系的阻燃作用。
水滑石和沸石在PVC和其它鹵化聚合物中具有穩(wěn)定劑的功能。這些物質(zhì)與HCI水溶液在試管中反應(yīng)，其反應(yīng)速率幾乎與CaCO3或Mg(OH)2}N同，反應(yīng)可在瞬間完成。然而，在聚合物基體中，后者作為添加劑僅有相當(dāng)微弱的穩(wěn)定效應(yīng)，充其量?jī)H可作為輔穩(wěn)定劑。一般而言，鈣、鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑都需要添加有機(jī)輔助熱穩(wěn)定劑。
常用的有亞磷酸酯、環(huán)氧化合物等，它們的熱穩(wěn)定功能和主要應(yīng)用特性如下：
亞磷酸酯：取代不穩(wěn)定氯原子；吸收Hcl；與共軛多烯序列加成，分解氫過氧化物；與金屬離子形成穩(wěn)定配合物，鈍化其對(duì)PVC降解的催化作用。多元醇輔助熱穩(wěn)定劑可與Cd、形成穩(wěn)定螯合物，鈍化其gqPVC熱降解的催化作用，與此同時(shí)，還能在這些金屬離子催化下取代PVC中的不穩(wěn)定氯原子。綜上所述，各類穩(wěn)定劑各具特色，同時(shí)也都有各自的適用領(lǐng)域。因此不同的PVC樹脂原料、不同的加工方式和流程要求，都決定了穩(wěn)定劑的選擇是不同的。但是就符合國(guó)家環(huán)保要求的趨勢(shì)而言，無毒、無污染、復(fù)合、高效將是未來熱穩(wěn)定劑的方向發(fā)展。因此鎘、鉛穩(wěn)定劑的淘汰將是歷史的必然。
5、4A沸石在PVC產(chǎn)品中的應(yīng)用展望：
氫氧化鋁微粉、4A沸石兩個(gè)產(chǎn)品可以應(yīng)用于PVC行業(yè)，雖然它們的應(yīng)用領(lǐng)域不同，一個(gè)是用于填料起阻燃作用，另一個(gè)用于熱穩(wěn)定劑起吸附作用。但作為營(yíng)銷，可以合理利用此優(yōu)勢(shì)。2006年，中國(guó)PVC的消費(fèi)量為9000kt／a，超過美國(guó)的8000kt／a，位居世界第一。2010年中國(guó)熱穩(wěn)定劑產(chǎn)量達(dá)到250kt，年均增長(zhǎng)率約為10％以上，我國(guó)的熱穩(wěn)定劑的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)仍以鉛鹽熱穩(wěn)定劑為主，在熱穩(wěn)定劑以無毒、無公害為未來發(fā)展的大背景下，我國(guó)對(duì)PVc產(chǎn)品的全面禁鉛的腳步正在加快，4A沸石應(yīng)用于熱穩(wěn)定劑是可以預(yù)期的。雖然4A沸石能夠應(yīng)用于鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑，且用量呈上升趨勢(shì)，但4A沸石在應(yīng)用過程中仍存在一些問題，主要是：與水滑石相比，晶體的表觀粒度粗，導(dǎo)致PVC制品的表面光潔度較差，感觀不細(xì)膩。4A沸石對(duì)HC1氣體的瞬間吸附能力較弱，但后期的吸附效果較好。不能鎖水，在加工過程中吸附的水分，待制品冷卻后后釋放出來，造成制品的表面有霧狀感。與水滑石相比，很少有用于透明制品中，這一方面有熱穩(wěn)定劑的配方有關(guān)，另一方面也與4A沸石的折光率有關(guān)。
