亞磷酸酯降低PVC加工費用的實踐思考

湯華

摘 要：PVC憑借性能優良、成本低廉等優勢，在建材、化工、包裝及電氣等諸多行業中均有應用，但PVC在熱穩定性方面不占據優勢，容易被降解，促進力學性能指標跌落過程，故而在PVC生產實踐中通常會加入熱穩定劑，亞磷酸酯是常用類型之一。文章以試驗研究為支撐，探究亞磷酸酯在壓縮PVC加工費用方面起到的作用。希望更多的同行能認識到亞磷酸酯的價值，嘗試將其投入PVC加工生產領域中。

關鍵詞：聚氯乙烯;亞磷酸酯;熱穩定性;加工費用

聚氯乙烯（PVC）為氯乙烯單體在多種引發劑，或在光、熱等因素作用下，基于自由基聚合反應機理聚合成的聚合物。過往PVC曾是全球范圍中生產量最高的通用型塑料，用于建材、工業制品、地板磚、人造革、管材等許多領域中均表現出良好性能。熱穩定性、耐光性較差是PVC的典型特征，這也是造成該類材料近些年推廣范疇狹窄化的主要原因之一。亞磷酸酯作為工業行業中常用的熱穩定劑，用于PVC生產領域中，不僅有益于完善PVC性能，還可降低加工成本。

1 PVC與亞磷酸酯的概述

1.1 PVC

隸屬于通用型樹脂，懸浮法、乳液法以及微懸浮法是PVC常用工業生產手段，其中以懸浮法應用頻率較高，占有率約為75%。PVC微觀形態是線性分子不規則結構，呈白色粉末狀，粒度通常是40目，分子量均值為3～10萬間。在65～85℃條件下，PVC開始逐漸被軟化，當溫度>100℃時，脫氯化氫反應就會形成，加工溫度下（約為170℃）PVC降解過程明顯提速，不僅還會形成脫氯化氫，外觀顏色也會發生改變及出現大分子交聯現象。這提示PVC在加工生產階段，一定要加入適量穩定劑與他類助劑，方能有更大可能獲得預期加工品[1]。

1.2 亞磷酸酯

從本質上分析其屬于輔助抗氧劑，于抗氧劑體系內發揮重要作用，它持有的分解能力是受阻酚主抗氧劑無法毗鄰的，還具備優良的色澤維護能力針對被養護處理后的染色基團予以漂淺，還有提升聚合物加工溫度的作用，與光穩定劑聯合使用，能發揮良好的協同作用。在PVC配方內，亞磷酸酯起到的作用等同于螯合劑，但單一使用不會起到明顯的維穩作用，與金屬皂聯合使用后，與金屬氧化物形成絡合作用，明顯改善PCV的耐熱性，維持透明度。

2 試驗研究

2.1 試驗原料

①不穩定聚丙烯（PP）：牌號是Porafx650;

②亞磷酸酯：牌號AP-618;

③受阻酚：牌號Irganox 1010。

2.2 預制混合機擠出制樣

預制組方：PP、硬脂酸鈣、AP-618、Irganox 1010依次為100、0.1、01～0.25、0.1～0.25質量份。

依照組方的差異性把試驗樣本放置于高速混合器內，預混持續數分鐘，隨后經由SHL35型雙螺桿擠出機（L/D=24）擠出，強擠出溫度維持在190～250℃范圍中。

2.3 性能檢測

2.3.1 流動性

嚴格依照GB3682-83標準[2]檢測熔體流動速率。

2.3.2 評估熱氧化穩定性

使用空氣循環烘箱針對試驗樣本行熱烘老化試驗，試樣厚0.6mm，維持烘箱溫度150℃。當觀察到試樣有裂痕或褪色表現時，則將其設定為老化終點。

2.3.3 評估加工穩定性

分別在190、220、250、250、250℃條件下擠出，將試樣的MER值改變情況設作為加工穩定性的評估標準。

2.3.4 評估試驗顏色穩定性

檢測5次不同溫度條件下擠出后的HunetrB值與泛黃指數，依照次去評估試樣的顏色穩定性。擠出溫度維持在190～250℃區間內。

2.4 試驗結果分析

2.4.1 熱氧化穩定性

針對無、Irganox1010（0.08）、Irganox1010（0.08）+AP-618（0.1）的穩定劑體系，其老化壽命依次是<25h、～200h、

～270h。可見，加入熱穩定劑后試樣熱穩定性有一定提升，含有亞磷酸酯的復合型穩定劑體系能更明顯延遲試樣進入老化狀態。

2.4.2 加工穩定性

對試樣數次擠出后檢測到的MFR作出分析，發現單獨使用AP-618時擠出溫度偏低，穩定作用較顯著;伴隨擠出溫度上升，試樣穩定性有逐漸跌落趨勢。單獨采用Irganox 1010時試樣穩定性與AP-618之間基本無差異，擠出溫度上升時，穩定性一定改善。采用Irganox 1010+AP-618復合型穩定劑，不管擠出穩定是高是低，穩定作用均較為顯著，并且和單組分相比較穩定性均占據優勢，這提示Irganox 1010、AP-618兩者之間能形成良好的協同作用[3]。

2.4.3 顏色穩定性

針對不同溫度下擠出的樣品測得的HunctrB值、泛黃指數以及MFR值作出統計分析，其中Irganox 1010以上三項指標依次為75.2、15.4、6.2g/min，AP-618分別為70.6、16.6、6.8g/min。整體分析后，發現復合型穩定劑在維持樣品顏色穩定性方面優于單一組分穩定劑。且HunctrB值、泛黃指數及MFR值三者存在一定相關性。對本試驗研究中涉及到的穩定性體系加以分析，在復合型穩定劑的作用下，試樣HunctrB值低時、泛黃指數偏低，MFR值則有增長趨勢。

3 亞磷酸酯降低PVC加工費用的分析

亞磷酸酯（AP-618）是強化軟質 PVC復合物穩定性的新型方法之一，既往有工業生產實踐也表明其有益于提升PVC產品性能，還能較明顯的壓縮產品加工成本[4]。AP-618內不含有重金屬或者溶劑，用于PVC加工生產領域中能將混合金屬穩定劑取而代之。

過往很多工業企業加工PVC產品過程中，大量使用商品級亞磷酸鹽，旨在利用重金屬去迎合PVC產品性能要求。AP-618內高性能專利亞磷酸鹽含量處于較高水平，用于PVC加工領域中，在保證產品質量的基礎上，能明顯壓縮加工費用，對減少相關重金屬及溶劑等對產品性能形成的影響。AP-618的益處還體現在能降低或解除終極產品內重金屬，基本無積垢與濕暈問題形成，降低廢物及物料的生成量，這提示污染控制費用相應降低，且用于顏色改變清理工序所需停工時間長度也有減縮。還有助于降低PVC加工時間中顏料費用，特別是針對亮色與淺色而言。采用的AP-618有低于100APHA以下的最初色澤，透明度有明顯改善，且無錫加用添加顏料去遮掩穩定劑[5]。AP-618能改善PVC產品的熱穩定性，且其提供的耐老化性能明顯優于傳統混合金屬穩定劑，在加工PVC過程中AP-618通過分解過氧化氫、取代不穩定氯化物等形式，預防產品降解及老化問題。

4 結束語

總之，將亞磷酸酯用于PVC加工實踐中，有益于增強產品的熱穩定性，減縮生產周期，降低顏料費用及相關污物產生量，通過多個渠道壓縮PVC產品加工成本。雖然當下亞磷酸酯在PVC配方體系中用量偏低，甚至部分工藝條件下未被使用。亞磷酸酯憑借自體結構特殊性而持有獨特作用，能較有效改善PVC產品的部分性能。故而在生產實踐中，應合理使用亞磷酸酯，有益于促進PVC加工及使用性能的最佳化。

參考文獻：

[1]孟鑫，蔣澤文，公維光.亞磷酸酯-酚雙功能抗氧劑對聚丙烯氧化穩定性的影響[J].塑料助劑，2019，41（01）：28-33.

[2]朱明源，段家真，王尹杰，等.玻璃纖維增強PBT材料的熱氧老化性能研究[J].塑料工業，2016，44（07）：107-109+136.

[3]潘鴿，王曉偉，李雙雙，等.磷元素對汽車內飾用模具硅橡膠硫化行為的影響[J].有機硅材料，2019，33（06）：435-440.

[4]趙曉玲.PVC環保Ca/Zn熱穩定劑的研究進展及應用前景[J].化工設計通訊，2018，44（07）：75-76.

[5]李為，鄔素華，任欣欣.輔助熱穩定劑對鋇鋅復合體系性能的影響[J].高等學校化學學報，2017，38（11）：2089-2094.