金屬類
簡介
為用量僅次于鉛鹽的第二大類主穩定劑，其熱穩定性雖不如鉛鹽類，但兼具潤滑性。金屬皂類可以是脂肪酸（月桂酸、硬脂酸、環烷酸等）的金屬（鉛、鋇、镉、鋅、鈣等）鹽，其中以硬脂酸鹽最為常用，其活潑性大小順序為：Zn鹽>Cd鹽>Pb鹽>Ca鹽>Ba鹽。金屬皂類一般不單獨使用，常常為金屬皂類之間或與鉛鹽及有機錫等并用。除Gd、Pb外都無毒，除Pb、Ca外都透明，無硫化污染，因而廣泛用于軟質PVC中，如無毒類、透明類制品等。
詳解
所謂金屬皂是高級脂肪酸金屬鹽的總稱，其品種極多。金屬基一般是鈣、鋇、镉、鋅、鎂, 油酸等不飽和脂肪酸、脂肪酸基有硬脂酸、蓖麻油酸等置換脂肪酸，C8-C16飽和脂肪酸、此外還有非脂肪酸的烷基酚等。
按金屬皂的功能可分成镉、鋅、類和鋇、鈣、鎂類。镉、鋅皂的主要功能是捕捉HCL和置換烯丙基氯，單再置換烯丙基氯的同時還生成金屬氯化物。它是路易斯酸，對聚氯乙烯脫氯化氫有催化作用，能加速其劣化，特别是氯化鋅會産生所謂鋅燒。
鋇、鈣及鎂皂能捕捉鹽酸，但不能置換烯丙基氯，因此單獨使用時缺乏多烯鍊成長的能力，不能抑制着色，但他們生産的氯化物不會促進鹽酸的脫除。
上述兩大類金屬皂的穩定劑各不同，将他們組合使用有協同效應，将金屬皂與許多有機穩定助劑并用也有協同效應。
鈣鋇系穩定劑具有優良的穩定性，但因有毒性，故已漸漸被其他穩定劑所取代，低毒性的穩定組合以鋇鋅和鈣鋅穩定劑為基礎，但存在這鋅燒的缺點，故要在體系中加入亞磷酸酯，環氧化合物，多元醇等作為高鋅配合物中的添加劑。β-二酮化合物則可以作為低鋅配合的着色劑改良劑。
無毒的配合物是以鈣鋅穩定劑為基礎，并利用環氧大豆油，亞磷酸三壬基苯酯，硬脂酸苯甲酚甲烷，多元醇等作為有機穩定助劑。
常用單體類
1、硬脂酸鉛
這是一種細微粉末，它不溶于水，溶于熱的乙醇和乙醚，在有機溶劑中加熱溶解，再經冷卻成為膠狀物。遇強酸分解為硬脂酸和相應的鉛鹽，易受潮。有良好潤滑性，熔點低而确保其有良好分散性。
2、2—乙基乙酸鉛
它可溶于溶劑和增塑劑。通常配成57－60%的礦物油或增塑劑的溶液出售。廣泛用作泡沫塑料中發泡劑偶氮二甲酰胺的活化劑。
3、水楊酸鉛
這是一種白色結晶粉末，比重2．36，折射率1．76。 兼有PVC熱穩定劑和光穩定劑作用。
4、三鹽基硬脂酸鉛
這是一種白色粉末，比重2．15，280-800℃時分解，遇100℃以上高溫易結塊。 溶于乙醚，有毒，無可燃性和腐蝕性。折射率1．60。本品潤滑件較好，有良好的光穩定性，廣泛用于FVC唱片配方中。
5、二鹽基鄰苯二甲酸鉛
白色細微結晶粉末，比重4．5。不溶于普通溶劑。本品為弱酸性，其鹽基部分易碳酸化。折射率1．99。當配方中含有易皂化的增塑劑時穩定作用優于三鹽基硫酸鉛。
6、三鹽基馬來酸鉛(三鹽基順丁烯二酸鉛）
微黃色細粉末，比重6．0，折射率2．08，有毒，無可燃性和腐蝕性，有良好的色澤穩定性，并有消滅不穩定雙烯結構作用。
7、硬脂酸鋇
白色細微粉末，鋇含量19．5－20．6%，比重1．145%，熔點225℃以上。不溶于水，但镕于熱的乙醇。在有機溶劑中加熱溶解經冷卻後成膠狀物。遇強酸分解為便脂酸和相應的鋇鹽，易受潮。是必須避免硫污時供選用的熱穩定劑，也是高溫下加工時采用的潤滑劑。
8、丹桂酸鋇
9、蓖麻酸鋇
這是一種帶黃白色的粉末，熔點l16—124，能使制品得到良好透明性的穩定劑。
10、硬脂酸镉
白色細微粉末，镉含量16.5—17.5%，不溶于水，溶于熱的乙醇，在有機溶劑中加熱溶解後經冷卻成為膠狀物，遇強酸分解成硬脂酸和相應的镉鹽，易受潮。是要求有良好透明性之PVC的熱和光穩定劑。
11、蓖麻酸镉
這是一種白色粉末，熔點96-104℃，PVC用的兼有熱和光穩定劑作用。
12、硬脂酸鈣
白色細微粉，不溶于水，溶于熱的乙醇和乙醚。遇強酸分解為硬脂酸和相應的鈣鹽，易受潮。是PVC用的無毒穩定劑和潤滑劑。一般不單獨使用，而常與鋅皂、鎂皂或環氧類副穩定劑配合使用。
13、蓖麻酸鈣
這是一種白色粉末，熔點74-82℃，PVC用的無毒穩定劑。
14、硬脂酸鋅
白色細微粉末，不溶于水，溶于熱的乙醇、松節油、苯等有機溶劑。在有機溶劑中加熱溶解後退冷成為膠狀物。遇強酸分解為硬脂酸和相應的鋅鹽，易受潮。兼PVC的無毒穩定劑和潤滑劑。
15、硬脂酸鎂
白色粉末，比重1.07，純品熔點為85℃工業品熔點為l08-115℃。微溶于水，溶于熱的乙醇，遇強酸分解為硬脂酸和鎂鹽。這是一種PVC的無毒穩定劑兼潤滑劑，也是酚醛和脲醛樹脂的潤滑劑。
常用複合類
⑴Ca/Zn（無毒）：鈣鋅穩定劑由鈣鹽、鋅鹽、潤滑劑、抗氧劑等為主要組分采用特殊複合工藝而合成。它不但可以取代鉛镉鹽類和有機錫類等有毒穩定劑，而且具有相當好的熱穩定性、光穩定性和透明性及着色力。實踐證明，在 PVC 樹脂制品中，加工性能好，熱穩定作用相當于鉛鹽類穩定劑，是一種良好的無毒穩定劑。
⑵Ba/Zn（有毒、透明）
⑶Ba/Cd（有毒透明）
⑷Ba/Cd/Zn（有毒、透明）
1、鉛鹽類
鉛鹽類是PVC最常用的熱穩定劑，也是十分有效的熱穩定劑，其用量可占PVC熱穩定劑的70％以上。
鉛鹽類穩定劑的優點：熱穩定性優良，具有長期熱穩定性，電氣絕緣性能優良，耐候性好，價格低。
鉛鹽類穩定劑的缺點：分散性差、毒性大、有初期着色性，難以得到透明制品，也難以得到鮮明色彩的制品，缺乏潤滑性，易産生硫污染。
常用的鉛鹽類穩定劑有：
(1)三鹽基硫酸鉛
分子式為3PbO．PbSO．H20，代号為TLS，簡稱三鹽，白色粉末，密度6．4g／cm’。三鹽基硫酸鉛是最常用的穩定劑品種，一般與二鹽亞磷酸鉛一起并用，因無潤滑性而需配人潤滑劑。主要用于PVC硬質不透明制品中，用量一般2~7份。
(2)二鹽基亞磷酸鉛
分子式為2PbO．PbHPO3.H2O，代号為DL，簡稱二鹽，白色粉末，密度為6．1g／cm3。二鹽基亞磷酸鉛的熱穩定性稍低于三鹽基硫酸鉛，但耐候性能好于三鹽基硫酸鉛。二鹽基亞磷酸鉛常與三鹽基硫酸鉛并用，用量一般為三鹽基硫酸鉛的1／2。
(3)二鹽基硬脂酸鉛
代号為DLS，不如三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛常用，具有潤滑性。常與三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛并用，用量為0．5—1．5份。
2、複合鉛鹽穩定劑
鉛鹽穩定劑價格低廉，熱穩定性好，一直被廣泛使用，但鉛鹽的粉末細小，配料和混合中，其粉塵被人吸入會造成鉛中毒，為此，科技人員又研究出一種新型的複合鉛鹽熱穩定劑。這種複合助劑采用了共生反應技術将三鹽、二鹽和金屬皂在反應體系内以初生态的晶粒尺寸和各種潤滑劑進行混合，以保證熱穩定劑在PVC體系中的充分分散，同時由于與潤滑劑共熔融形成顆粒狀，也避免了因鉛粉塵造成的中毒。複合鉛鹽穩定劑包容了加工所需要的熱穩定劑組份和潤滑劑組份，被稱作為全包裝熱穩定劑。它具有以下的優點：
(1)複合熱穩定劑的各種組份在其生産過程中可得到充分混合，大幅度改善了與樹脂混合分散的均勻性。
(2)配方混合時，簡化了計量次數，減少了計量差錯的概率及由此所帶來的損失。
(3)簡便了輔料的供應和貯備，有利于生産、質量管理。
(4)提供了無塵生産産品的可能性，改善了生産條件。
總之，複合熱穩定劑有利于規模生産，為鉛鹽熱穩定劑的發展提供了新的方向。複合鉛鹽穩定劑一個重要指标是鉛的含量，目前所生産的複合鉛鹽穩定劑含鉛量一般為20％-60％；在PVC塑料門窗型材生産上的用量為3．5—6份。
3、金屬皂類
為用量僅次于鉛鹽的第二大類主穩定劑，其熱穩定性雖不如鉛鹽類，但兼具潤滑性。金屬皂類可以是脂肪酸(月桂酸、硬脂酸、環烷酸等)的金屬(鉛、鋇、镉、鋅、鈣等)鹽，其中以硬脂酸鹽最為常用，其活潑性大小順序為：Zn鹽?Cd鹽?Pb鹽?Ca鹽7．Ba鹽。金屬皂類一般不單獨使用，常常為金屬皂類之間或與鉛鹽及有機錫等并用。除Gd、Pb外都無毒，除Pb、Ca外都透明，無硫化污染，因而廣泛用于軟質PVC中，如無毒類、透明類制品等。
常用的金屬鹽類穩定劑有：
(1)硬脂酸鋅(ZnSt)，無毒且透明，用量大後，易引起“鋅燒”制品變黑，常與Ba、Ca皂并用。
(2)硬脂酸镉(CdSt)，為一重要的透明穩定劑品種，毒性較大，不耐硫化污染，抑制初期變色能力大，常與Ba皂并用。
(3)硬脂酸鉛(PbSt)，熱穩定性好，可兼做潤滑劑。缺點為易析出，透明差，有毒且硫化污染嚴重，常與Ba、Cd皂并用。
(4)硬脂酸鈣(CaSt)，加工性能好、熱穩定能力較低，無硫化污染，無毒，常與Zn皂并用。
(5)硬脂酸鋇(BaSt)，無毒，長期熱穩定性好，抗硫化污染，透明，常與Pb、Ca皂并用。複合品種常用的有：Ca／Zn(無毒、透明)、Ba／Zn(無毒、透明)、Ba／Cd(有毒、透明)及Ba／Cd／Zn。
4、有機錫類
有機錫類為熱穩定劑中最有效的，在透明和無毒制品中應用最廣泛的一類，其突出優點為：熱穩定性好，透明性好，大多數無毒。缺點為價格高，無潤滑性。
有機錫類大部分為液體，隻有少數為固體。可以單獨使用，也常與金屬皂類并用。
有機錫類熱穩定劑主要包括含硫有機錫和有機錫羧酸鹽兩類。
(1)含硫有機錫類
主要為硫醇有機錫和有機錫硫化物類穩定劑，與Pb、Cd皂并用會産生硫污。含硫有機錫類透明性好。主要品種有：
a、二巯基乙酸異辛酯二正辛基錫(DOTTG)，外觀為淡黃色液體，熱穩定性及透明性極好，無毒，加入量低于2份。
b、二甲基二巯基乙酸異辛酯錫(DMTFG)，外觀為淡黃澄清液體，為無毒、高效、透明穩定劑，常用于扭結膜及透明膜中。
(2)有機錫羧酸鹽
穩定性不如含硫有機錫，但無硫污染，主要包括脂肪酸錫鹽和馬來酸錫鹽。主要品種有：
a、二月桂酸二正丁基錫(DBTL)淡黃色液體或半固體，潤滑性優良，透明性好，但有毒，常與Cd皂并用，用量1-2份；與馬來酸錫及硫醇錫并用，用量0。5—1份。
b、二月桂酸二正辛基錫(DOTL)，有毒且價高，潤滑性優良，常用于硬PVC中，用量小于1．5份。c、馬來酸二正丁基錫(DBTM)，白色粉末，有毒，無潤滑性，常與月桂酸錫并用，不可與金屬皂類并用于透明制品中。
5、有機銻類
具有優秀的初期色相和色相保持性，尤其是在低用量時，熱穩定性優于有機錫類，特别适于用雙螺杆擠出機的PVC配方使用。
有機銻類主要包括硫醇銻鹽類、巯基乙酸酯硫醇銻類、巯基羧酸酯銻類及羧酸酯銻類等。國内的銻穩定劑主要以三巯基乙酸異辛酯銻(ST)和以ST為主要成分的複合穩定劑STH—I和STH-Ⅱ兩種為主。五硫醇銻為透明液體，可用作透明片、薄膜、透明粒料的熱穩定劑。STH-I可以代替京錫C-102，可抑制PVC的初期着色，熱穩定性好，制品透明，顔色鮮豔，STH—Ⅱ無毒，主要用于PVC水管等。
稀土穩定劑
簡介
選材多為稀土氧化物和稀土氯化物為主，其氧化物和氯化物多為镧、铈、镨、钕等輕稀土元素的單一體或混合體。
性能優良的稀土穩定劑應具有以下功能：
(1)優異的熱穩定性能
靜态動态熱穩定性，均與京錫8831相當，好于鉛鹽及金屬皂類，是鉛鹽的三倍及Ba／Zn複合穩定劑的4倍。可複配成為無毒、透明的，還可部分代替有機錫類穩定劑而廣泛應用。稀土穩定劑的作用機理為捕捉HCl和置換烯丙基氯原子，與環氧類的輔助穩定劑具有較好的協同作用。
(2)偶聯作用
稀土離子的絡合能力較強，可與PVC分子鍊上的氯原子及存在于PVC複合材料中的無機填料表面氧進行絡合，起到交聯的作用，提升了無機填料與基體間的界面結合力，同時兼具偶聯增韌劑的改善加工性的功能，故稀土穩定劑的廣泛應用能夠降低PVC型材的綜合成本，提高制品的綜合性能,性價比較高。
(3)增韌作用
與PVC樹脂和增韌劑CPE的良好的相容性以及與CaCO3，的偶聯作用，使PVC樹脂在加工中塑化均勻，塑化溫度低，型材的耐沖擊性能較好。
稀土穩定劑無潤滑作用，應與潤滑劑一起加入， 目前我國生産的稀土複合穩定劑是将稀土、熱穩定劑和潤滑劑複配而成的，加入量一般為4-6份。
7、主要的輔助熱穩定劑品種
輔助墊穩定劑本身不具有熱穩定作用，隻有與主穩定劑一起并用，才會産生熱穩定效果，并促進主穩定劑的穩定效果。輔助熱穩定劑一般不含金屬，因此也稱為非金屬熱穩定劑。
輔助熱穩定劑的主要品種有：
(1)亞磷酸酯類。是一重要的輔助熱穩定劑，與Ba／Cd、Ba／Zn複合穩定劑及Ca／Zn複合穩定劑等有協同作用，主要用于軟質PVC透明配方中，用量為0．1—1份。
(2)環氧化合物類，與金屬皂類有協同作用，與有機錫類稀土穩定劑并用效果好，用量為2-5份，常用的品種為環氧大豆油、環氧脂。
(3)多元醇類，主要有季戊四醇、木糖醇、甘露醇等，可與Ca／Zn複合穩定劑并用。
8、國内外熱穩定劑現狀及發展
據估計，我國目前有熱穩定劑生産能力7萬t/a,2000年消費量約為8萬t/a。我國鉛鹽的發展重點是消除粉塵污染，目前已經采取相關措施；有機錫在我國市場消費比例偏低;由于高性能的輔助穩定劑推廣工作不力，市場上還缺乏性價比較優的複合金屬皂體系；稀土穩定劑是我國熱穩定劑發展中的一支生力軍。全球熱穩定劑的消費已經超過30萬t/a，美國代表着世界熱穩定劑發展的最新水平，在無鉛化方面走在世界的前列;日本的熱穩定劑産量約6萬～7萬t/a，仍以鉛鹽類為主;西歐熱穩定劑消費量約11萬t/a。
9、液體穩定劑
液體穩定劑在國内比較流行的有：液體鋇鋅穩定劑，液體鈣鋅穩定劑，液體鋇镉鋅穩定劑，液體鋇镉穩定劑，液體鉀鋅催發泡穩定劑。新世紀人們對環保健康比較重視，镉作為重金屬，被人們所诟病，所以應用規模逐漸縮小，現在市場上常用的是液體鋇鋅和液體鈣鋅。
液體的穩定性的差别不大，液體穩定劑通常具有較大的溶解度，并且在PVC樹脂粉中有良好的分散性，對透明度的影響也遠遠小于粉體穩定劑。但是液體穩定劑存在析出的風險較大。需要選擇适合的溶劑。
液體穩定劑通常适用于柔軟性比較好的PVC制品中。參考标準為增塑劑總量大于10~20phr的PVC制品。
綜述
金屬皂及助劑在溶劑有較大的溶解度；低揮發性、高閃點、低黏度、無色或淺色、無異味、無毒或低毒。例如液體石蠟、白油、柴油、錠子油等礦物油作溶劑。值得注意的是，部分溶劑存在多環芳烴，根據《德國食品和商品法（LMBG）》第30節的相關規定，PAH 總量的最大允許限量是10mg/kg（10PPM），BaP苯并（a）芘的最大允許限量是1mg/kg（1PPM），歐盟一些國家也準備采用此标準。輔助穩定劑本身并不具備熱穩定功能，但是它能改善穩定效率，因為沒有镉單組分輔助，主要的亞磷酸酯類、環氧化合物和酚類抗氧化劑、β-二酮等輔助物質就顯的尤為重要。
