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摘要：该文详细介绍了PVC基本的生产加工过程和对当前PVC产品在稳定剂的种类及作用，并且阐述了沸石稳定剂的功能以及4A沸石在PVC产品中应用的前景，体现了PVC中4A沸石应用的重要性。
关键词：PVC 热稳定剂 4A沸石
一、PVC简介及其生产方法
PVC，亦称聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，以下简称PVC）是一种无毒、无臭的白色粉末，被广泛用于生产型材、异型材、管材、管件、薄膜、透明片、输血器材、板材、门窗、电绝缘材料、电缆护套等塑料制品行业，PVC在人民的生产生活领域无处不在、与国内整体经济发展形势紧密相联。
当前，我国PVC树脂的生产方法和工艺离不开氯乙烯氧化法和乙炔电石法，目前氯乙烯氧化法是我国最常用的PVC生产方法。悬浮法和本体聚合法以及乳液法等都是PVC的聚合方法，由于悬浮法的工艺简单成熟、质量稳定、生产的成本低等优点，所以全世界各大工厂普遍使用。
二、PVC产品的添加助剂
聚氯乙烯和其它树脂不同，其它的树脂都是成型的材料，不用调价其它成分就可以直接加工使用。但是聚氯乙烯不同，它原料有几十种，因此在聚氯乙烯的生产过程中，最关键的环节是对它的每一种原材料必须了解透彻，才能提供最好的配方，做出最好的产品。
PVC塑料主要由PVC树脂和各种添加助剂组成的，其中助剂按功能可分为：增塑剂、加工助剂、抗氧剂、热稳定剂、润滑剂、阻燃剂、光稳定剂、发泡剂、填充剂、着色剂、润滑剂、加工改性剂、冲击改性剂、填充剂、耐老化剂等等。
三、PVC热稳定剂的作用及其分类
3.1热稳定剂的定义
在PVC的加工过程中， PVC塑料只有在160℃以上才能加工成型，而它在120-130℃时就开始热分解，释放出HCI气体。HCI气体对PVC的降解起到催化作用。为防止塑料在加工和使用过程中，由于受热而引起降解所加入的助剂，称为热稳定剂。
3.2热稳定剂的作用
①利用捕捉PVC热分解产生的HCI，有效地预防了HCI的催化降解;
②互换活泼的烯丙基氯原子 ;
③热稳定剂和自由基发生反应，有效地阻止了自由基的反应;
④热稳定剂和共轭双建进行加成，成功的阻碍了共轭链的增长;
⑤热稳定剂能够分解氧化物从而减少了自由基的数量 ；
⑥钝化有催化脱HCl作用的金属离子；
3.3热稳定剂的分类：
3.3.1铅盐稳定剂
铅盐稳定剂是由带有未成盐的一氧化铅的无机酸铅和有机酸铅组成的稳定剂。复合铅盐稳定剂是一种多功能的稳定剂，它是由三盐、二盐硫酸铅等多种材料复合而成，是目前使用量最大的一种稳定剂 。
3.3.2金属皂类热稳定剂
金属皂类热稳定剂其稳定性不如铅盐，但具有润滑性，其热稳定特性主要取决于金属离子，但其它性能既与金属离子有关，也受阴离子的影响。
3.3.3有机锡热稳定剂
当前，稳定性比较好的PVC热稳定剂是有机锡类热稳定剂，它是运用广泛并且有效果明显的热稳定剂，因为耐候性、初期着色性以及透明性好毒性不大等优点被广大用户喜爱，但是唯一的缺点就是价格有些贵。有机锡类热稳定剂的品种有很多，例如，脂肪酸盐型和马来酸盐性以及硫醇盐型等，主要用于硬质强，透明度高的PVC和一些需要注射吹塑成型的制品。
3.3.4水滑石热稳定剂
水滑石类热稳定剂是20世纪末由日本研发出的一种无机辅助稳定剂的新型产品，它具有透明度高、绝缘性强、加工性好等优点，所以，它不会受到硫化物的污染，没有毒性，从而可以和锌皂等有机热稳定剂一起共同配合。
沸石具有阳离子交换性能、比表面积大、吸附性能好等特点，沸石在催化材料，废水处理等方面均有应用。近年来，沸石填充PP、PE做阻隔材料，提高其阻燃性能。沸石具有吸收HCl的性能，沸石与硬脂酸钙、锌等盐类经过特殊工艺复配、加工后的热稳定剂，是目前世界上公认的，唯一可用于PVC无毒配方的绿色热稳定剂。
四、沸石稳定剂的功能
沸石的热稳定功能是由于它呈碱性并且含有很多空腔可以吸收PVC 降解脱出的HCI ；沸石对于PVC具有一定的阻燃作用，沸石受热失水，既可以带走部分热量，又可以稀释可燃气体起到阻燃作用；在PVC/沸石体系的燃烧残余物的炭层表面有沸石覆盖，起到较好的绝热屏蔽作用；在PVC/沸石体系的炭层内部有沸石填充，基材、炭、沸石形成复合材料提高PVC/沸石体系的阻燃作用。
水滑石和沸石在PVC和其它卤化聚合物中具有稳定剂的功能，这些物质与HCI水溶液在试管中反应，其反应速率几乎与CaCO3或Mg（OH）2相同，反应可在瞬间完成。然而，在聚合物基体中，后者作为添加剂仅有相当微弱的稳定效应，充其量仅可作为辅稳定剂，一般而言，钙、锌复合稳定剂都需要添加有机辅助热稳定剂。常用的有亚磷酸酯，环氧化合物等，亚磷酸酯，取代不稳定氯原子，吸收HCI，与共轭多烯序列加成，分解氢过氧化物，与金属离子形成稳定配合物，钝化其对PVC降解的催化作用。多元醇辅助热稳定剂可与Cd、Zn形成稳定聚合物，钝化其对PVC热降解的催化作用，与此同时，还能在这些金属离子催化下取代PVC中的不稳定Cl。
五、4A沸石热稳定剂的前景
PVC热稳定剂应用4A沸石是近几年发展的新兴行业，随着PVC产量的逐年增长，4A沸石应用于PVC热稳定剂的需求量将呈上升趋势。
从全世界范围来看，PVC作为第二大合成树脂，消费量仅次于聚乙烯。近几年，全球PVC的总产能一直持续扩张，但其增长点主要集中在中国。欧洲和北美市场对PVC需求的扩张主要依赖对下游高端产品的需求增长，亚洲经济的迅速发展带动PVC市场的产销依然旺盛。从产量的地域分布情况看，目前亚洲和北美地区依然是全球PVC产量最大的地区。有数据表明，截至2020年全球聚氯乙烯（PVC）需求还将以3.5%的年均增速增长，2015年全球PVC需求量约为4300万吨，2020年将会增加到5150万吨，2030年可能提高到7500万吨左右。将来PVC市场需求增长的关键点依然是新兴经济发展地区，特别是中国、南美、中东欧、印度等。亚太地区约占全球PVC 60%的市场份额，可以预测，亚太地区还将继续引领全球PVC需求增长。按照以上数据，假设全球50%产量的PVC所用热稳定剂添加沸石推算，2020年PVC热稳定剂对沸石的需求量将达5150（2020年PVC产量）*50%*3.5%（稳定剂添加比例）*25%（沸石在稳定剂中的添加比例）=23万吨。
亚洲是PVC需求量最大的地区，这主要源于中国带动了大部分的需求量。同时，随着原料成本结构和市场的改变，中国PVC供应格局也正在变化，由2010年净进口100万吨转变成2015年净出口50万吨，预计到2020年净出口将扩大至100万吨，出口目的地将包括亚洲其它地区以及中东地区。
历年来，国内PVC产量趋势见下图:
由上图可见，2012年以来PVC产量呈增长趋势，按照后续每年3.5%的平均增速，预计2020年，国内PVC产量将达1852万吨。
PVC行业禁铅是未来发展方向，当前国内禁铅虽然还未有法律性规范，但随着环保压力的增大，以及钙锌稳定剂技术成熟和经济效益的突显，国内规模以上稳定剂企业从2015年下半年开始，已逐步布局环保复合性热稳定剂，其中主要方向即为钙锌稳定剂。在市场需求和业界共识的推动下，钙锌稳定剂必将是沸石需求的一个主要方向。
随着无铅环保型热稳定剂的应用推进，按照以上数据推算，国内2016年、2018年、2020年三年PVC热稳定剂对沸石的需求量将分别达1.5万吨、3万吨、8万吨，可以说市场潜力巨大，前景广阔。
六、结语
综上所述，各类稳定剂各有特色，同时也都有各自的适用领域，因此不同的PVC树脂原料，不同的加工方式和流程要求，都决定了稳定剂的选择是不同的，但是就符合国家环保要求的趋势而言，无毒、无污染、复合、绿色的4A沸石将是未来热稳定剂的发展方向。
参考文献
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[2]吴茂英, 林莅蒙. 4A沸石对PVC的热稳定作用特性与机理[C]// 塑料助剂生产与应用技术信息交流会. 2013.
[3]毛芳, 吴茂英, 赖文华. 水滑石对PVC的热稳定特性与机理[J]. 塑料, 2010, 39(6):84-88.
论文作者:孟祥庆
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/7
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