硫醇甲基锡在PVC加工中的热稳定性及加工性能测试
2015-11-10李祥彦易强顺朱朝刚
李祥彦，易强顺，朱朝刚
(云南锡业股份有限公司，云南个旧)
热稳定剂是塑料助剂的重要组成的部分。热稳定剂主要分为铅盐、有机锡、金属皂、有机化合物、稀土5大体系，其中，有机锡类热稳定剂具有良好的热稳定性和耐候性、初期着色性、无毒性、透明性等优异性能［1］，成为目前用途最广、颇具发展前途的一类热稳定剂。硫醇甲基锡是应用效果最好的一种有机锡稳定剂，除具有有机锡的普遍特性外，还具有高的热稳定性和优异的初期着色性，其制品透明度极高。采用硫醇甲基锡作热稳定剂制得的塑料制品已被德国联邦卫生局，美国食品和药物管理局及其它世界卫生监督机构认定为无毒、安全制品。在美国，这类塑料制品已通过了美国食品和药物管理局批准(21 CFR 178.2010)，可用于食品包装材料和上水管等［2～5］。
本文通过在PVC加工中添加硫醇甲基锡作为热稳定剂进行PVC加工热稳定性、流变性能的研究，分析硫醇甲基锡热稳定剂对PVC的热稳定性和流变性能的影响。
1 试验部分
1.1 试剂及仪器
PVC粉(SG－5，S60);ACR(石蜡);70S(脂肪酸与多元醇的齐聚复合酯);G16(不饱合脂肪酸偏季戊四醇酯);硫醇甲基锡YT181A。
实验室两辊轧轮机;BRABENDER转(扭)矩流变仪;便携式温度检测仪;老化试验箱;黄度指数测定仪。
1.2 试验方法
采用实验室两辊轧轮机对PVC加工的热稳定性能进行测试;采用BRABENDER转(扭)矩流变仪进行PVC流变性能的测试。
1.3 性能测试
1.3.1 热稳定性能试验
辊温:200℃;辊距:0.4 mm;辊速:主辊 30 Hz;从辊 24 Hz。
样品配方:与文献标准配方［1］为基础，结合本试验的设备和项目组的试验经验进行配方。见表1。
表1 热稳定性试验加工配方Tab.1 Test processing recipes of thermal stability
1.3.2 流变性能测试
转子转速30 r/min;设定温度180℃;试验时间40 min;试样重量58 g;试验载荷5 kg。
样品配方:参照酯基硫醇甲基锡热稳定剂典型配方［1］，选择硬脂酸锌替代硬脂酸钙，对相关助剂用量根据项目组长期试验经验进行。见表2。
表2 流变性能测试配方Tab.2 Test processing recipes of rheological properties
2 结果与讨论
2.1 热稳定性试验
按表1进行PVC配料，按控制参数进行试验，间隔3min取样制片，测定黄度指数。试验结果见图1。
图1 PVC黄度指数变化趋势Fig.1 PVC yellowness index trends
由图1可知，加入1.0份的硫醇甲基锡，在200℃的加工条件下，PVC制品随着时间延长黄度增加，在0～9 min之间变化相对平缓，在12 min后变黄速度加快，说明硫醇甲基锡在PVC加工过程中具有良好的热稳定性。
2.2 流变性能测试
试验结果见图2。
图2 流变性能测试结果Fig.2 Test results of rheological properties
图2说明，硫醇甲基锡在PVC加工中作为热稳定剂有较好加工性能。在本试验条件下，PVC熔融时间(A－X)在1 min左右，其凝胶化速度为120 Nm/min;在约15 min(E点)时PVC流变性能曲线发生突变，PVC迅速分解，平衡扭矩迅速升高。
3 结论与建议
通过PVC加工的动态试验，利用两辊塑炼机和转(扭)矩流变仪对硫醇甲基锡在PVC加工过程中的热稳定性及流变性能进行测试，试验结果表明硫醇甲基锡在PVC加工过程中有良好的热稳定性及优越的流变加工性能。
硫醇甲基锡在PVC的应用中，各PVC生产企业的配方、PVC制品品种、工艺不尽相同。笔者建议，为有效地指导应用企业针对自身的配方进行硫醇甲基锡的使用及硫醇甲基锡产品质量的提升，硫醇甲基锡生产企业与应用企业间应建立相关技术合作关系，结合应用企业的生产设备特性、工艺控制参数、配方，进行硫醇甲基锡的热稳定性，加工性能测定，对PVC加工配方、工艺进行改进，促进PVC产品质量的提升。
［1］吴茂英.PVC热稳定剂及其应用技术［M］.北京:化学工业出版社，2010(11):7－8.
［2］于广河，韩永和，江从宇，等.PVC用SS－218硫醇甲基锡热稳定剂［J］.塑料，2003(3):18－19
［3］殷宇晨，于世发，钱鑫，等.静态热稳定性实验在PVC透明硬制品用钙锌热稳定剂筛选中的应用［J］.中国塑料，2012(11):101－106.
［4］高尔金.中国PVC热稳定剂生产现状及发展趋势［J］.聚氯乙烯，2008(4):6－9.
［5］侯小娟，吴英华，吴玮琳，等.YI酸锌及其互配物作为PVC热稳定剂的性能研究［J］.化工时刊，2007(1):6－8.
