PVC 中文称聚氯乙烯,是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂或光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。
PVC 是聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物(ABS)五大通用树脂之一,PVC 作为基础化工原材料,由于优良机械性能、耐化学腐蚀性、电绝缘性、阻燃性、质轻、强度高且易于加工等优点,广泛应用于建材、工业、农业、包装、日用品、汽车、儿童玩具及医疗耗材等塑料加工领域。
PVC 塑料具有抗腐蚀能力强、易于粘接、质地坚硬、价格低等特点,但在实际加工处理中,需要借助助剂以完善或提高性能。由于人们通过开发和使用各种助剂,较好的解决了 PVC内在的热稳定性较差、加工时与金属表面的摩擦系数高等技术瓶颈问题,使其成为了世界上最富有活力且产量仅次于聚乙烯(PE)的第二大树脂。我国经过60多年的发展,PVC工业的产能、产量和消费量均为全球第一。
PVC 塑料助剂种类繁多,根据不同的用途,可分为热稳定剂、增塑剂、阻燃剂、润滑剂、抗冲改性剂等。
① PVC 热稳定剂的发展状况
PVC 热稳定剂是一类能改善 PVC 合成树脂热稳定性能的添加剂,是 PVC 加工过程中必不可少的关键改性材料,也是塑料助剂重要组成部分。PVC 分子结构中含有双键、支化点和引发剂残基等,其本身稳定性不强,若不添加 PVC 热稳定剂,在热、氧作用下极易分解。PVC 分子一般在 120~130℃时便开始断链分解,而 PVC 合成树脂需要在 160℃以上才能塑化成型,因此,PVC 热稳定剂是 PVC加工过程中必须使用的改性材料,可以抑制 PVC 分子的分解,对 PVC 制品的成型及稳定性起到了关键作用。
随着 PVC 制品产量的增加,PVC 热稳定剂作为 PVC 加工过程中必不可少的关键改性材料,其需求亦呈现同步增长趋势。PVC 热稳定剂按照技术路线不同可分为配方型热稳定剂和单体型热稳定剂,其中配方型热稳定剂包括铅盐类、金属皂类以及有机复合类热稳定剂,单体型热稳定剂为有机锡类热稳定剂。
铅盐类热稳定剂是传统的 PVC 热稳定剂,具有毒性,不仅在塑料制品加工过程中容易造成人员中毒,而且含铅盐的 PVC 制品也具有毒性,会对人体健康造成伤害。因此自 20 世纪 80 年代开始,世界各国开始限制或禁止使用铅盐、镉盐类等有毒热稳定剂,并相继制定各种法律法规。
金属皂类热稳定剂又称复合金属盐类热稳定剂。常用的金属盐热稳定剂体系有钙锌、钡锌、钡镉和钡镉锌等。由于环保法规的要求,钡镉类金属盐面临铅盐类一样的禁用局面,因此目前金属皂类热稳定剂主要以钙锌复合热稳定剂为主,钙锌复合热稳定剂加工制品环保无毒,是铅盐类热稳定剂的最重要的竞争品种之一。
有机复合类热稳定剂,又称为有机化合物类热稳定剂,其加工制品具有环保无毒、与其他 PVC热稳定剂或助剂共同使用具备协同效应强等优点,但由于单一有机化合物性能不全面,因此产品一般由多种有机物复合而成。比较常见的有尿嘧啶类、亚磷酸酯、环氧化合物、多元醇、β-二酮化合物等热稳定剂,没有大规模成熟应用品种。
有机锡类热稳定剂主要分为甲基锡、丁基锡和辛基锡三大系列。在有机锡类热稳定剂中,丁基锡毒性相对较大,辛基锡热稳定性相对较差,甲基锡的润滑性相对较差;甲基锡被美国食品和药物管理局(FDA)、德国联邦卫生局(BGA)及其他世界卫生监督机构认定为无毒、安全的热稳定剂品种,可用于食品包装和医药包装等卫生指标要求较高的PVC制品加工中。其最具代表性产品为硫醇甲基锡热稳定剂,也是铅盐类热稳定剂的最重要竞争品种之一。
② PVC 热稳定剂的发展趋势
从地区来看,亚太地区是全球 PVC 热稳定剂最大的消费市场,且该地区不同种类的 PVC 热稳定剂的使用和应用呈现出多元化发展态势和稳定的增长趋势。就 PVC 热稳定剂的消费量和消费总价值而言,中国是亚太地区乃至全球的消费大国,消费总量占比最高,其次是美国、日本和德国。PVC 热稳定剂主要用于聚氯乙烯(PVC)和其他塑料制品的生产中。PVC 热稳定剂的主要应用领域,包括建筑材料、电线电缆、管道、地板、窗框等。
此外,PVC 稳定剂也被广泛应用于其他塑料制品,如塑料包装、汽车零部件、电子产品等。根据《塑料助剂》统计,2018 年度全球 PVC 热稳定剂用量为 129.6 万吨,其中,中国 PVC 热稳定剂用量约为 60 万吨,占全球 PVC 热稳定剂使用量的46.30%,是全球 PVC 热稳定剂使用量最大的国家。
2018 年度,在全球 PVC 加工中,使用铅盐类热稳定剂生产的 PVC 制品量占比 47.74%,使用金属皂类热稳定剂生产的 PVC 制品量占比 23.80%,使用有机复合类热稳定剂生产的 PVC 制品量占比 5.03%,使用有机锡类热稳定剂生产的 PVC 制品量占比23.43%。PVC 热稳定剂市场在过去几年中呈现稳定增长的趋势,预计在未来几年内,该市场的规模将继续扩大。
PVC 热稳定剂市场的增长受到几个因素的推动。首先,全球塑料制品需求的增加促使了 PVC热稳定剂的需求增长。其次,对环境友好型添加剂的需求增加,推动了环保型 PVC 热稳定剂的市场增长。
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