PVC稀土熱穩(wěn)定劑的性能特點(diǎn)
稀土離子均有許多4f及5d空軌電子能級(jí)，他們作為配位中心離子可以接受6~12個(gè)電子配位體的孤電子對(duì)，同時(shí)它們有較大的離子半徑，因而有可能形成6~12個(gè)鍵能不等的配位鍵，及絡(luò)合鍵，這個(gè)特征使它們具有除了與3個(gè)或4個(gè)HCL形成離子鍵以外，亦可以與PVC鏈上的不穩(wěn)定氯原子結(jié)合。另外，稀土元素的價(jià)電子能級(jí)與其空電子能級(jí)的能極差較小，如6s電子能為6.0（相對(duì)值），4f電子能級(jí)為6.1,5d電子能級(jí)為6.4，因此它們的電子在外力（光、熱等）作用下較容易由基態(tài)躍遷到比較高的能級(jí)，如4f能級(jí)或5 d能級(jí)空軌道中，處于激發(fā)態(tài)，然后通過(guò)發(fā)出熒光，釋放能量而回到基態(tài)，由此導(dǎo)致稀土熱穩(wěn)定劑具有以下性能特點(diǎn)：
?。?）熱穩(wěn)定功能和透明性。稀土穩(wěn)定劑的穩(wěn)定效果優(yōu)于金屬皂類(lèi)穩(wěn)定劑，具有良好的耐熱性，不受硫的污染，儲(chǔ)存穩(wěn)定。稀土元素可吸收230~320mm的紫外線(xiàn)，紫外線(xiàn)是pvc老化的因素之一，所以，稀土穩(wěn)定劑具有其他熱穩(wěn)定劑少有的耐候性，適合于窗材等戶(hù)外制品。稀土離子極可能同時(shí)與兩個(gè)pvc鏈上的不穩(wěn)定氯原子成配位鍵，因而提高pvc分子間作用力，使塑化成型時(shí)的剪切力的傳遞增強(qiáng)，促進(jìn)了塑化，并增加了制成品的韌性。
?。?）偶聯(lián)功能。稀土離子是一種不容易極化變形的硬陽(yáng)離子，與填充劑CaCO3等含氧的金屬硬堿中的氧有很強(qiáng)的絡(luò)合能力，因而能提高PVC中對(duì)CaCO3的親和力，揮揮偶聯(lián)劑作用，有利于CaCO3與基體樹(shù)脂的結(jié)合，特別對(duì)高填充材料，偶聯(lián)效果更加明顯。由于這個(gè)特點(diǎn)，使它在加工時(shí)顯現(xiàn)為具有加工助劑及內(nèi)潤(rùn)滑的特征，能促進(jìn)樹(shù)脂塑化，在制品中顯出優(yōu)異的抗沖改性劑的功效，增加PVC的韌性。這種效應(yīng)在溫度較低時(shí)明顯，因而抑制了PVC脫TCL降解反應(yīng)。由于稀土復(fù)合穩(wěn)定劑具有獨(dú)特的偶聯(lián)功能和增容性，能與無(wú)機(jī)或有機(jī)配位體形成離子配位，使CaCO3被PVC包裹，并均勻分布于PVC基體中。
內(nèi)、外潤(rùn)滑、增塑及加工助劑作用。添加稀土熱穩(wěn)定劑可使PVC復(fù)合體系熔融共混時(shí)扭矩下降，開(kāi)模后材料與金屬型腔易于剝離，材料的玻璃化溫度下降3℃左右等，表明稀土熱穩(wěn)定劑具有內(nèi)、外潤(rùn)滑、增塑、加工助劑作用。
增艷功能。稀土元素的特點(diǎn)是有f及d空軌道，容易發(fā)生電子的躍遷，因而在紫外光輻射下會(huì)出現(xiàn)激發(fā)光譜（200-400nm）和發(fā)射光譜（400-700nm）。通過(guò)對(duì)PVC片材進(jìn)行熒光光譜測(cè)定可以證實(shí)稀土熱穩(wěn)定劑確有熒光作用，增艷有根據(jù)。但由于發(fā)射光譜有峰值范圍，偏青，因此配色時(shí)應(yīng)該引起注意。稀土具有吸收紫外光，隨后放出可見(jiàn)光的特性，因而能減少紫外光對(duì)PVC分子的破壞，改善PVC制品的戶(hù)外的老化性能，或在同等條件下減少防老化劑的用量，節(jié)約生產(chǎn)成本。
稀土復(fù)合穩(wěn)定劑低毒或無(wú)毒，稀土復(fù)合穩(wěn)定劑的低鉛（或無(wú)鉛）產(chǎn)品可減輕（或避免）因使用鉛鹽產(chǎn)生的硫化污染及游離鉛催化鈦白粉所致的變色問(wèn)題，從而提高PVC制品的表現(xiàn)性能。
稀土穩(wěn)定劑提高制品機(jī)械性能的機(jī)理。稀土元素有眾多空軌道作為中心離子接受配位體的孤對(duì)電子，同時(shí)稀土金屬離子有較大的離子半徑，這就使它與PVC配方中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物形成各種各樣的配位體或整合物，增加了分子間的相互作用力。物理纏結(jié)點(diǎn)增多，各組分間相容性增強(qiáng)，無(wú)機(jī)物得到良好的包裹，因而材料強(qiáng)度和韌性有所提高。復(fù)合物塑化均勻性的改善對(duì)材料力學(xué)性能提高也有貢獻(xiàn)。
單稀土及復(fù)合稀土穩(wěn)定劑的穩(wěn)定效果。單稀土及復(fù)合稀土穩(wěn)定劑的穩(wěn)定效果明顯優(yōu)于鈣鹽、鋅鹽及其混合物，也比鉛鹽穩(wěn)定劑效果好。但前期穩(wěn)定性（初期著色性）較差。在稀土穩(wěn)定劑中添加適量的硬脂酸鋅可以解決這一問(wèn)題。
稀土穩(wěn)定劑的協(xié)同效應(yīng)。一般說(shuō)來(lái)，稀土穩(wěn)定劑和其他穩(wěn)定劑或助穩(wěn)定劑之間存在著較強(qiáng)的協(xié)同作用，而稀土和稀土之間沒(méi)有明顯的協(xié)同作用。稀土的協(xié)同作用不僅表現(xiàn)在穩(wěn)定性的大幅度提高上，還表現(xiàn)為初色性的進(jìn)一步改善。稀土元素置換取代了烯丙基氯，由于其配位能力強(qiáng)，可以絡(luò)合12個(gè)氯原子，從而表現(xiàn)出較好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。但是稀土配合氯離子的活化能較高，反應(yīng)速度較慢，表現(xiàn)出初期著色性，而鋅皂具有初期穩(wěn)定期熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，故兩者配合使用，效果較好。
