硬脂酸钙和硬脂酸锌可用来中和具有反应活性的催化剂残留物。
除了能用作酸中和剂外,聚烯烃中的硬脂酸金属盐由于具有优异的性能还有一些特殊的用途如润滑剂、辅助的脱模剂和分散剂。
硬脂酸金属盐在用作酸中和剂以及润滑剂时,它们需要遵循一些和其他聚合物助剂相似的基本原则:
- 高纯度;
- 热稳定性;;
- 合适的xxx;
- 与聚合物基体合理的相容性;
- 熔点在加工温度之下;
- 粒子尺寸保证能达到{zj0}的分散。
除了抗氧剂和加工稳定剂外,酸捕捉剂是第三大类有助于聚烯烃稳定并影响聚合物整体性能的必需助剂:
- 防止聚合物的降解;
- xx机械的腐蚀;
- 改进聚合物的颜色稳定性。
酸捕捉剂, 也可称做抗酸剂或者共稳定剂, 对聚合物整体的性能有很大贡献。添加酸捕捉剂是很必要的,因为聚合物中有从含氯物质中残留下来的催化剂和其他物质。
Ziegler-Natta 催化剂
涉及到极性共聚单体或者自由基产生体以及 Ziegler-Natta 催化剂的聚合反应会存在一个问题,因为酸性物质会残留在聚合物中。通过Ziegler-Natta催化剂聚合的线性低密度聚乙烯(LLDPE), 高密度聚乙烯(HDPE) 以及聚丙烯 (PP) 中都含有较低浓度的卤素组分。
这些含卤素组分会引起金属设备的腐蚀,例如干燥器,成型机,模具表面以及口模边缘。另外,有这些聚合物制备出来的制品在使用中容易变色甚至继续恶化。
用于防止塑料加工设备腐蚀所需的酸捕捉剂的浓度可以通过让软钢板接触聚合物熔体的办法和研究随后加速进行的铁锈形成过程来测定。产生的铁锈表明了聚合物中酸性残余物的存在。通过把酸捕捉剂与聚合物混合的办法来xx铁锈可以表明到底需要多少的酸捕捉剂。
下面的图 1 描述了悬浮聚合法聚丙烯(PP)均聚物的实验结果
腐蚀结果表明这种指定的聚丙烯需要 350 ppm 的硬脂酸钙来中和其中的酸性残余物。
含卤阻燃剂
除了要对聚合反应残留物以及加工分解或环境降解形成的降解产物进行中和外,我们还必须关注由其他助剂引入的酸性部分,主要是溴系和氯系的阻燃剂。
硬脂酸钙 (CaSt) 与酸,例如盐酸,发生中和反应生成氯化钙和硬脂酸。 。对于一些制品来说,即使 CaSt 添加的浓度低于 1500 ppm, 氯化钙的吸湿性以及水溶性都有可能引起很大的问题。
在加工过程中,我们不仅观察到各种催化剂残留物浓度和反应能力的差别,而且也发现各种聚合物在形成颜色时由于某些原因也呈现出很大的差别。位阻苯酚作为抗氧剂填充到聚合物中以后,在阻止氧化降解方面相当有效,但它却容易形成有颜色的物质。
酸性催化剂残留物产生的盐酸会与酚类抗氧剂发生反应,这样便引起了变色现象。结果,随着体系中酚类抗氧剂用量的增加,这种颜色的形成就会进一步加剧。
酸中和剂的选择会决定树脂最终的颜色,因为酸中和剂改变了聚合物中的酸度从而影响了体系中许多有机成分的反应。因此通过添加其他物质来规避或中和这些聚合物里面的杂质并稳定聚合物是非常必要的。
硬脂酸金属盐对采用Ziegler-Natta催化剂聚合的高密度聚乙烯(HDPE)颜色形成的影响如图1 所示。
各种情况中,高密度聚乙烯都是采用 300 ppm 的 Irganox 1010 和 300 ppm 的 Irgaphos 168 来稳定的。 当加入 800 ppm 的硬脂酸金属盐后,体系在经过几次复合挤出后颜色的保持能力得到了很大的提高。加入的是硬脂酸锌时,体系获得了优异的颜色保持能力。硬脂酸钙也能改善体系的颜色稳定性但效果明显必硬脂酸锌的差。 1:1混合的硬脂酸钙/硬脂酸锌在相同用量的情况下能够得到与纯硬脂酸锌相当的效果。