亚磷酸酯降低PVC加工费用的实践思考

汤华

摘 要：PVC凭借性能优良、成本低廉等优势，在建材、化工、包装及电气等诸多行业中均有应用，但PVC在热稳定性方面不占据优势，容易被降解，促进力学性能指标跌落过程，故而在PVC生产实践中通常会加入热稳定剂，亚磷酸酯是常用类型之一。文章以试验研究为支撑，探究亚磷酸酯在压缩PVC加工费用方面起到的作用。希望更多的同行能认识到亚磷酸酯的价值，尝试将其投入PVC加工生产领域中。

关键词：聚氯乙烯;亚磷酸酯;热稳定性;加工费用

聚氯乙烯（PVC）为氯乙烯单体在多种引发剂，或在光、热等因素作用下，基于自由基聚合反应机理聚合成的聚合物。过往PVC曾是全球范围中生产量最高的通用型塑料，用于建材、工业制品、地板砖、人造革、管材等许多领域中均表现出良好性能。热稳定性、耐光性较差是PVC的典型特征，这也是造成该类材料近些年推广范畴狭窄化的主要原因之一。亚磷酸酯作为工业行业中常用的热稳定剂，用于PVC生产领域中，不仅有益于完善PVC性能，还可降低加工成本。

1 PVC与亚磷酸酯的概述

1.1 PVC

隶属于通用型树脂，悬浮法、乳液法以及微悬浮法是PVC常用工业生产手段，其中以悬浮法应用频率较高，占有率约为75%。PVC微观形态是线性分子不规则结构，呈白色粉末状，粒度通常是40目，分子量均值为3～10万间。在65～85℃条件下，PVC开始逐渐被软化，当温度>100℃时，脱氯化氢反应就会形成，加工温度下（约为170℃）PVC降解过程明显提速，不仅还会形成脱氯化氢，外观颜色也会发生改变及出现大分子交联现象。这提示PVC在加工生产阶段，一定要加入适量稳定剂与他类助剂，方能有更大可能获得预期加工品[1]。

1.2 亚磷酸酯

从本质上分析其属于辅助抗氧剂，于抗氧剂体系内发挥重要作用，它持有的分解能力是受阻酚主抗氧剂无法毗邻的，还具备优良的色泽维护能力针对被养护处理后的染色基团予以漂浅，还有提升聚合物加工温度的作用，与光稳定剂联合使用，能发挥良好的协同作用。在PVC配方内，亚磷酸酯起到的作用等同于螯合剂，但单一使用不会起到明显的维稳作用，与金属皂联合使用后，与金属氧化物形成络合作用，明显改善PCV的耐热性，维持透明度。

2 试验研究

2.1 试验原料

①不稳定聚丙烯（PP）：牌号是Porafx650;

②亚磷酸酯：牌号AP-618;

③受阻酚：牌号Irganox 1010。

2.2 预制混合机挤出制样

预制组方：PP、硬脂酸钙、AP-618、Irganox 1010依次为100、0.1、01～0.25、0.1～0.25质量份。

依照组方的差异性把试验样本放置于高速混合器内，预混持续数分钟，随后经由SHL35型双螺杆挤出机（L/D=24）挤出，强挤出温度维持在190～250℃范围中。

2.3 性能检测

2.3.1 流动性

严格依照GB3682-83标准[2]检测熔体流动速率。

2.3.2 评估热氧化稳定性

使用空气循环烘箱针对试验样本行热烘老化试验，试样厚0.6mm，维持烘箱温度150℃。当观察到试样有裂痕或褪色表现时，则将其设定为老化终点。

2.3.3 评估加工稳定性

分别在190、220、250、250、250℃条件下挤出，将试样的MER值改变情况设作为加工稳定性的评估标准。

2.3.4 评估试验颜色稳定性

检测5次不同温度条件下挤出后的HunetrB值与泛黄指数，依照次去评估试样的颜色稳定性。挤出温度维持在190～250℃区间内。

2.4 试验结果分析

2.4.1 热氧化稳定性

针对无、Irganox1010（0.08）、Irganox1010（0.08）+AP-618（0.1）的稳定剂体系，其老化寿命依次是<25h、～200h、

～270h。可见，加入热稳定剂后试样热稳定性有一定提升，含有亚磷酸酯的复合型稳定剂体系能更明显延迟试样进入老化状态。

2.4.2 加工稳定性

对试样数次挤出后检测到的MFR作出分析，发现单独使用AP-618时挤出温度偏低，稳定作用较显著;伴随挤出温度上升，试样稳定性有逐渐跌落趋势。单独采用Irganox 1010时试样稳定性与AP-618之间基本无差异，挤出温度上升时，稳定性一定改善。采用Irganox 1010+AP-618复合型稳定剂，不管挤出稳定是高是低，稳定作用均较为显著，并且和单组分相比较稳定性均占据优势，这提示Irganox 1010、AP-618两者之间能形成良好的协同作用[3]。

2.4.3 颜色稳定性

针对不同温度下挤出的样品测得的HunctrB值、泛黄指数以及MFR值作出统计分析，其中Irganox 1010以上三项指标依次为75.2、15.4、6.2g/min，AP-618分别为70.6、16.6、6.8g/min。整體分析后，发现复合型稳定剂在维持样品颜色稳定性方面优于单一组分稳定剂。且HunctrB值、泛黄指数及MFR值三者存在一定相关性。对本试验研究中涉及到的稳定性体系加以分析，在复合型稳定剂的作用下，试样HunctrB值低时、泛黄指数偏低，MFR值则有增长趋势。

3 亚磷酸酯降低PVC加工费用的分析

亚磷酸酯（AP-618）是强化软质 PVC复合物稳定性的新型方法之一，既往有工业生产实践也表明其有益于提升PVC产品性能，还能较明显的压缩产品加工成本[4]。AP-618内不含有重金属或者溶剂，用于PVC加工生产领域中能将混合金属稳定剂取而代之。

过往很多工业企业加工PVC产品过程中，大量使用商品级亚磷酸盐，旨在利用重金属去迎合PVC产品性能要求。AP-618内高性能专利亚磷酸盐含量处于较高水平，用于PVC加工领域中，在保证产品质量的基础上，能明显压缩加工费用，对减少相关重金属及溶剂等对产品性能形成的影响。AP-618的益处还体现在能降低或解除终极产品内重金属，基本无积垢与湿晕问题形成，降低废物及物料的生成量，这提示污染控制费用相应降低，且用于颜色改变清理工序所需停工时间长度也有减缩。还有助于降低PVC加工时间中颜料费用，特别是针对亮色与浅色而言。采用的AP-618有低于100APHA以下的最初色泽，透明度有明显改善，且无锡加用添加颜料去遮掩稳定剂[5]。AP-618能改善PVC产品的热稳定性，且其提供的耐老化性能明显优于传统混合金属稳定剂，在加工PVC过程中AP-618通过分解过氧化氢、取代不稳定氯化物等形式，预防产品降解及老化问题。

4 结束语

总之，将亚磷酸酯用于PVC加工实践中，有益于增强产品的热稳定性，减缩生产周期，降低颜料费用及相关污物产生量，通过多个渠道压缩PVC产品加工成本。虽然当下亚磷酸酯在PVC配方体系中用量偏低，甚至部分工艺条件下未被使用。亚磷酸酯凭借自体结构特殊性而持有独特作用，能较有效改善PVC产品的部分性能。故而在生产实践中，应合理使用亚磷酸酯，有益于促进PVC加工及使用性能的最佳化。

参考文献：

[1]孟鑫，蒋泽文，公维光.亚磷酸酯-酚双功能抗氧剂对聚丙烯氧化稳定性的影响[J].塑料助剂，2019，41（01）：28-33.

[2]朱明源，段家真，王尹杰，等.玻璃纤维增强PBT材料的热氧老化性能研究[J].塑料工业，2016，44（07）：107-109+136.

[3]潘鸽，王晓伟，李双双，等.磷元素对汽车内饰用模具硅橡胶硫化行为的影响[J].有机硅材料，2019，33（06）：435-440.

[4]赵晓玲.PVC环保Ca/Zn热稳定劑的研究进展及应用前景[J].化工设计通讯，2018，44（07）：75-76.

[5]李为，邬素华，任欣欣.辅助热稳定剂对钡锌复合体系性能的影响[J].高等学校化学学报，2017，38（11）：2089-2094.