4、熱穩(wěn)定劑影響PVC透明度的幾個(gè)因素

作者認(rèn)為熱穩(wěn)定劑對(duì)PVC透明度的影響由以下幾個(gè)因素所決定。

4.1穩(wěn)定劑的折射率

熱穩(wěn)定劑與PVC樹脂的可見光折射率1.52~1.55相同或近似，則PVC制品透明度就較好，反之則透明度就較低。

4.2穩(wěn)定劑分子(分子團(tuán))的線性長(zhǎng)度

熱穩(wěn)定劑分子（或分子團(tuán)）線性長(zhǎng)度小于可見光波長(zhǎng)400~735nm折射光較少，透明度較高，反之透明度較低。

4.3熱穩(wěn)定劑在PVC中的“溶解度”，即相容性

所謂相容性系指兩種或多種物質(zhì)混合時(shí)的相互親和力。相容性好即有可能達(dá)到分子級(jí)分散。熱穩(wěn)定劑在熔融狀態(tài)下與PVC樹脂相容性好。形不成兩相，也就是沒界面或界面不明顯，折射光較少，PVC制品的透明度較高。液體穩(wěn)定劑比相應(yīng)的固體金屬皂在PVC中相容性好，分子線性長(zhǎng)度亦較小，因而PVC的透明度較高。

液體有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑透明度好，這是因?yàn)闊o論是未參加熱穩(wěn)定化反應(yīng)的熱穩(wěn)定劑本身，還是已參加穩(wěn)定化反應(yīng)后生成的R2SnCl2在PVC樹脂中均有很好的相容性。而Ba/Zn、Ba/Cd、Ca/Zn的硬脂酸皂在PVC中有一定的相容性，透光率亦比較高，但因其相容性有限，分子線性長(zhǎng)又較大，參加熱穩(wěn)定化后的生成物是典型的金屬鹽類如CaCl2、BaCl2等，與PVC的相容性較差，因而用量大時(shí)因有較多折射光，影響其透光率而變混濁。

相容性極差的三堿式鉛、二堿式亞磷酸鉛，分子團(tuán)又比較大，因而PVC制品不透明。

5、稀土穩(wěn)定劑性能及特點(diǎn)的理論分析

5.1稀土熱穩(wěn)定劑的性能與特點(diǎn)

本文所指稀土熱穩(wěn)定劑是未經(jīng)人工復(fù)合其它金屬熱穩(wěn)定劑的純稀土熱穩(wěn)定劑。

稀土元素鑭、鈰的離子本身無毒、無色，通過選擇適當(dāng)無毒有機(jī)組份可以做成無毒高透明高熱穩(wěn)定效率耐候性優(yōu)良的熱穩(wěn)定劑。

稀土熱穩(wěn)定劑的特點(diǎn)是具有獨(dú)特的“偶聯(lián)性”。由于這個(gè)特點(diǎn)使其在加工時(shí)顯現(xiàn)為具有加工助劑及內(nèi)潤(rùn)滑劑的特征，促進(jìn)樹脂塑化；在成品中顯出優(yōu)異的抗沖性劑功效，增加PVC韌性，提高制品力學(xué)性能；在與含氧填料如CaCO3等作用時(shí)，表現(xiàn)為“增容”作用，在不影響力學(xué)性能的條件下，可以提高CaCO3的用量。

5.2稀土熱穩(wěn)定劑性能及特性的理論分析

稀土熱穩(wěn)定劑之所以有上述性能是由于稀土離子電子結(jié)構(gòu)所決定。量子化學(xué)指出：稀土離子均有許多空4f、5d空電子能級(jí)（電子軌道）它們作為配位中心離子可接受6~12個(gè)配位體的孤電子對(duì)，同時(shí)它又有較大的離子半徑。因而有可能形成6~12個(gè)鍵能不等的配位鍵，即絡(luò)合鍵。這個(gè)特性使稀土熱穩(wěn)定劑有如下功能：除了能與3個(gè)或4個(gè)HCl分子形成離子鍵以外，還可能吸附若干個(gè)HCl分子形成鍵能不等的絡(luò)合物，這就大大減少了作為熱降解催化劑自由HCl的濃度，從而有效地降低了HCl催化降解反應(yīng)速度；亦可與PVC鏈上不穩(wěn)定的氯原子絡(luò)合，使之有可能趨于穩(wěn)定（以上這些作用在溫度較低時(shí)為明顯，如軟制品中）從而顯示高熱穩(wěn)定效率。當(dāng)然一個(gè)稀土離子極可能同時(shí)與兩個(gè)PVC鏈上的不穩(wěn)定氯原子形成配位鍵，使PVC分子間的作用力得增強(qiáng)，這有利于塑化時(shí)剪切力的傳遞，因而稀土穩(wěn)定劑有促進(jìn)塑化能力；并增強(qiáng)了制品的韌性。同時(shí)亦因此而增加了熔體粘度，造成磨擦熱的增大，使PVC易于分解，亦由于稀土離子易與聚氯乙烯形成絡(luò)合鍵，增大了稀土穩(wěn)定劑及RECl3與PVC的相容性，因而有可能使稀土熱穩(wěn)定劑及參加熱穩(wěn)定化后生成的典型離子化合物RECl3對(duì)PVC的透明度的影響較小。含氧填料與氯原子相似亦有幾個(gè)孤電子對(duì)，作為配位體亦能與稀土離子形成配位鍵，形成絡(luò)合物。（事實(shí)表明La與O2親合力很強(qiáng)，參看有關(guān)書籍）另一方面稀土離子又與PVC有較強(qiáng)的絡(luò)合力，因而使含氧填料在PVC中相與相的界面不明顯，改善了含氧填料與PVC的相容性，減少因加入填料這種非均相物質(zhì)帶來的某些相間的缺陷，（這些缺陷造成或一些力學(xué)品質(zhì)下降）這就有可能在不影響力學(xué)性能的前提下，適當(dāng)增加填料的加入量。

稀土元素的價(jià)電子能級(jí)與其空電子能級(jí)的能級(jí)差比較小。如6S電子能級(jí)為6.0（相對(duì)值）4f電子能級(jí)為6.1，5d電子能級(jí)為6.4（注：6S2，5d1雜化后，能級(jí)應(yīng)比6.4更低）[4]另一方面其離子半徑較大（第六周期元素）核電荷對(duì)電子的束搏力較小，因此它們的電子在外力（光、熱等）作用下，電子較易由基態(tài)越遷到比較高的能級(jí)中，處于激發(fā)態(tài)，然后通過放出熒光返回基態(tài)，因而稀土熱穩(wěn)定劑能吸收紫外光，提高PVC的耐候性。

我國(guó)是稀土資源大國(guó)（占總貯量80%）亦是產(chǎn)量大國(guó)，以由于礦型的原因，富集較容易，冶煉成本低；三價(jià)鑭、鈰離子本身無色、無毒、亦無放射性雜質(zhì)，這些因素均為我國(guó)開發(fā)稀土熱穩(wěn)定劑提供了得天獨(dú)厚的有利條件，順應(yīng)范圍對(duì)環(huán)保要求日益嚴(yán)峻的形勢(shì)，大力開發(fā)無鉛、無鎘、低毒稀土熱穩(wěn)定劑是有重要經(jīng)濟(jì)及社會(huì)意義。