稀土热稳定剂是当今世界稳定剂行业中的一枝新秀,英、法、日、苏联等国在20世纪70年代就开展了稀土热稳定剂的研究并合成了一系列稀土化合物,如水杨酸稀土、柠檬酸稀土、环烷酸稀土、硬脂酸稀土等。将这些有机酸稀土化合物添加到PVC中,发现它们对PVC的热稳定作用优于传统的PVC热稳定剂。研究表明,稀土热稳定剂热稳定性好,透明性显著,能与锌皂等起协同作用,而且不受硫化物污染,储存稳定,还具有无毒环保的优点(见表1)由于这些国家稀土资源贫乏,加之稀土元素的化学性质相近,要分离出单一稀土元素化合物极其困难,致使单一稀土元素化合物价格昂贵,这些国家对稀土热稳定剂的深入研究及应用一直受到限制。
国内在20世纪70年代后期才开始将稀土化合物用于PVC的热稳定剂,但已取得不少进展。对稀土稳定剂的研究应用发现,某些稀土热稳定剂不论是静态还是动态,均已达到或接近传统国产和进口铅盐及钡锌类稳定剂,具有优良的长期热稳定性能。在相同条件下,与传统稳定剂比,添加稀土稳定剂的PVC塑化时间短,塑化温度、平衡温度低,平衡扭矩小,可减少加工能耗,加快PVC的塑化过程,使制品性能得到提高。但也存在初期着色性稍差,价格较铅盐类稳定剂高等不足。
由于稀土稳定剂与传统稳定剂配合性良好并能与多数常规稳定剂产生显著的协同效应,又因其单独使用时往往前期稳定效果不强,稀土稳定剂通常与常规稳定剂复合并用,制备成多功能稀土复合稳定剂。稀土复合稳定剂是继铅系、金属皂类、有机锡类等PVC加工热稳定体系之后的新型热稳定系,在20世纪80年代由我国最先工业化。当稀土稳定剂和其他稳定剂复配使用时,其协同效应,使复合稳定剂快盈lll平台对PVC的热稳定作用优于单纯的稀土稳定剂。此外,稀土多功能复合稳定剂因其独特的化学结构,对PVC体系还具有一定的偶联、增韧、增容、润滑作用,可提高物料流动性和PVC制品的力学性能。与传统的铅盐稳定剂和有机锡稳定剂相比,其PVC体系的力学性能在各方面都较接近甚至在某些方面有所提高。利用协同效应制成的多功能型稀土复合稳定剂,可广泛用于PVC异型材、管材、板材、人造革、透明制品等软硬制品的加工,适合挤出、注塑、压延、吹塑等加工工艺。在制品成型加工中具有低量、高效、加工性能好、光热稳定性和耐候性优良的特点,符合环境友好型塑料助剂的发展要求。
稀土是我国的独特资源,储藏量占世界的50%以上,推广高效、无毒、复合型的稀土稳定剂具有重要的经济和社会效益。由于国外缺乏稀土资源,至今未见商业化报道。国内稀土热定剂近年来发展很快,研究开发也很活跃,并先对稀土热稳定剂进行了商品化的探索,经过多年对单一稀土化合物稳定性的研究探索后,目前许多企业和机构先后开发出各种复配型稀土稳定剂,并具有一定的生产规模。中国科技大学、四川大学、广东工业大学、浙江大学、福建二轻研究所、快盈lll平台等单位已进行了多方面的研究工作,取得了良好的进展。目前,快盈lll平台快盈lll平台等企业的稀土热稳定剂年产量已达万吨级。此外,常熟合成化工厂生产的由镧系稀土元素与硬脂酸盐复合稳定剂、浙江江仙居合成化工厂生产的环氧油酸稀土稳定剂、江阴市华士日用品化工厂生产的稀土稳定剂、广东肇庆鼎湖精细化工厂的硬脂酸稀土锌系稳定剂、福州二轻工业研究所的稀土复合稳定剂、广东工业大学的硬脂酸稀土元素与硬脂酸锌、硫醇辛酯复合稀土稳定剂等,有良好的性能,部分产品已工业化用于传统PVC制品,还可代替金属皂盐用于PVC透明制品。经多年的研究开发,目前全国稀土热稳定剂的总产能预计超过30kt/a,但有关稀土复合稳定剂的生产工艺和配方目前多处于商业保密阶段。
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