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除酸劑概述
除了抗氧劑和加工穩(wěn)定劑之外，除酸劑是聚烯烴常用的基礎(chǔ)穩(wěn)定劑組合中第三個重要的添加劑。除酸劑也可以稱為抗酸劑或共穩(wěn)定劑，它對聚合物總體性能的提高貢獻(xiàn)甚大。因?yàn)榇呋瘎埩粑镌诰酆衔镏幸院瘴镔|(zhì)的形式存在，所以除酸劑的添加則很有必要。
目前，已有多種技術(shù)被用來提高烯烴在聚合和共聚時所用催化劑的活性。但由于聚合過程涉及多種因素，包括極性共聚單體、自由基引發(fā)劑以及齊格勒一納塔催化劑，而聚合物中所殘留的酸性產(chǎn)物仍是目前存在的主要問題，因此，在齊格勒一納塔催化劑聚合生產(chǎn)的線性低密度聚乙烯( LLDPE ) ,高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)中，仍殘留有少量的(X10-6級)含氯化合物。這些含氯化合物的存在通常會導(dǎo)致金屬加工設(shè)備(例如干燥器、模塑設(shè)備、模具表面和模唇)發(fā)生腐蝕。而且，由這些聚合物制得的模塑成型產(chǎn)品在使用過程中還會發(fā)生變色和損壞。在使用除酸劑時，除了要中和這些聚合殘余物以及加工或使用中形成的酸性物質(zhì)，此外，還應(yīng)該特別注意由其他添加劑(主要是含溴或含氯的阻燃劑)的引入而帶來的酸性成分。
除酸劑作用基本原理
除酸劑除了要滿足除酸功能所應(yīng)具備的條件之外，還應(yīng)滿足和其他聚合物添加劑類似的要求。這些要求包括:高純度、熱穩(wěn)定性、適合的性價比，和聚合物母體合理的相容性，以及要么熔點(diǎn)低于聚合物的加工溫度，要么顆粒尺寸能夠達(dá)到最佳的分散性。在選擇除酸劑時，通常是從可以和酸性催化劑殘余物反應(yīng)的可溶解或分散性好的物質(zhì)中挑選適用的類型。像金屬硬脂酸鹽或乳酸鹽等有機(jī)物質(zhì)，以及像水滑石或氧化鋅等無機(jī)物都可以滿足這些要求。
金屬皂類通常被添加于聚烯烴中，用以中和齊格勒-納塔催化劑殘留的酸類物質(zhì)[見反應(yīng)式(4. 1)]。
例如，硬脂酸鈣(CaSt)可以中和鹽酸，并生成氯化鈣和硬脂酸。但是，即使所添加的CaSt的濃度低于1500mg/kg,由于它所生成的氧化鈣具有吸濕性和水溶性，從而也會在某些應(yīng)用中引起麻煩。
通常，除了硬脂酸的衍生物之外，其他竣酸類衍生物也有中和性能。乳酸鹽則是其中一例，它可用于一些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域。
當(dāng)乳酸鈣用作除酸劑時，其作用機(jī)理類似于反應(yīng)式( 4. 1)。此外，乳酸鈣還可以和聚合物中的痕量金屬(例如Ti和Al)形成配位鰲合物。在清除金屬催化劑的殘余物時，當(dāng)有酚類抗氧劑存在的情況下，材料的變色程度將會減小。乳酸鈣的熱穩(wěn)定性不如金屬硬脂酸鹽，甚至是無機(jī)中和劑，這一點(diǎn)限制了它們在一些特殊領(lǐng)域中的應(yīng)用。
對于類水滑石類除酸劑，氯離子被插入兩層類水鎂石片層中間，可以進(jìn)行層間陰離子交換，并可將所交換的陰離于固定于穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)中。這種陰離子交換特性是由陰離于的大小、陰離子所帶的電荷和鎂鋁的摩爾比決定的[見反應(yīng)式(4.2)]。
當(dāng)采用氧化鋅作為除酸劑時，在有鹽酸參與的情況下，其性能和所生成的堿式羥基氯化物有關(guān)[見反應(yīng)式4.3]。
用于不同聚合物中的除酸劑，以及不同制造商生產(chǎn)的除酸劑，其性能一般都不相同，這是因?yàn)楦鱾€廠家在生產(chǎn)時所用催化劑的配方、加工條件、添加量和添加的化合物類型都各不相同。
不同聚合物在加工過程中所形成的顏色會有所不同，這主要是由于催化劑殘余物的濃度和活性各不相同造成的，此外，還有其他因素的作用。所添加的受阻酚抗氧劑，對于防止氧化降解極其有效，但不幸的是，它們在加工中會生成有色物質(zhì)，變色就是由于酸性催化劑殘余物生成的鹽酸和酚類抗氧劑發(fā)生反應(yīng)造成的。因此，當(dāng)增加酚類抗氧劑的濃度時，所生成的有色物質(zhì)則越多。
除酸劑的選擇取決于樹脂中所生成的有色產(chǎn)物，因?yàn)槌釀┛梢愿淖兙酆衔锏乃岫龋瑥亩鴮w系中的許多有機(jī)組分間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生影響，因此，加人可以使聚合物中的酸性雜質(zhì)失活或者中和并使聚合物保持穩(wěn)定的除酸劑則很有必要。
