PVC稀土热稳定剂研究与应用进展
北京燕山石化公司研究院 金栋 燕丰
目前，广泛使用的PVC热稳定剂有铅盐类、有机锡类、金属皂类、稀土类热稳定剂等。与传统稳定剂配方相比，
稀土类热稳定剂除具有促进熔融、偶联、内增塑、增韧以及增艳等功能外，还具有以下优点：（1）由于稀土原子的
特殊结构，稀土复合稳定剂能使PVC混合料塑化均匀，塑化速率提高，改善物料的流动性，挤出加工工艺性好，产
品质量稳定性高；（2）由于稀土原子可与多种有机物及无机物结合，并能使树脂紧密包裹CaCO3，故能使PVC制品
的冲击强度和型材焊角强度明显提高；（3）由于稀土原子具有吸收紫外光、放出可见光的特性，进一步减少了紫外
光对树脂分子的破坏，可以改善制品的户外老化性能。因此，应用稀土稳定剂可以降低PVC制品的综合成本，具有
较高的性价比，且无毒、环保，适应当今PVC制品无毒、无污染、高效的发展需求，因而成为人们关注的焦点。
一、合成研究现状
目前研究的稀土热稳定剂主要有单一稀土热稳定剂和稀土复合热稳定剂两大类。
1．单一稀土热稳定剂
单一稀土热稳定剂主要是资源丰富的轻稀土镧、铈、钕的有机酸盐。其中有机酸盐的种类有硬脂酸稀土、脂肪
酸稀土、水杨酸稀土、柠檬酸稀土、月桂酸稀土以及辛酸稀土等。
广东工业大学吴茂英等制备了环氧基保留完好的高纯度环氧脂肪酸稀土(REEFA)，发现REEFA与硬脂酸稀土RESt
类似，试片在热老化初期产生着色，但与RESt相比，REEFA稳定的试片在受热的后期着色较浅，即具有更好的长期
热稳定性。
大连轻工业学院刘建平等对马来酸单酯稀土和硬脂酸稀土的性能及其对PVC的热稳定作用进行研究。结果表明，
马来酸单酯稀土(RETM)的压析和喷霜与RESt一样，均比较小，但其热稳定性、透明性和抗冲击拉伸性能均优于硬脂
酸稀土(RESt)，性价比更高，应用范围更宽，不仅适用于软质，而且可用于半硬质PVC制品的加工。
中南大学曾冬铭等合成了碱式双月桂酸稀土、碱式单月桂酸稀土、碱式单硬脂酸稀土和环烷酸稀土，并对各稀
土产品进行了热稳定性研究，发现碱式双月桂酸稀土的热稳定性最好，其长期热稳定性与有机锡接近，并发现碱式
双月桂酸稀土与硬脂酸锌复配有良好的协同效应。
还有一些单位对环烷酸稀土、油酸稀土等有机弱酸稀土盐进行了研究，并发现有机弱酸稀土盐除了有明显的热
稳定作用外，还可提高PVC制品的耐碱腐蚀能力及湿热老化性能。一般来说，有机弱酸稀土盐热稳定剂对PVC的热
稳定性和加工性能的改善，要优于无机稀土热稳定剂。
2．稀土复合热稳定剂
虽然单一稀土热稳定剂具有优良的长期热稳定性，但早期热稳定性不高，初期着色性差，不能单独作主稳定剂，
使其应用和推广受到一定限制。而稀土热稳定剂与其他助剂配合使用时，会产生协同效应，可有效的提高热稳定效
果，降低成本，拓宽使用领域。因此，稀土复合热稳定剂的研究日益受到人们的关注。目前研究较多的稀土复合热
稳定剂主要包括稀土-铅复合热稳定剂、稀土-有机锡复合热稳定剂和稀土-锌复合热稳定剂三大类。
（1）稀土-铅复合热稳定剂
沈阳化工学院葛铁军等人把CS-1型稀土稳定剂与部分铅盐类稳定剂混合使用时，发现热稳定性能、耐热使用
寿命和白度均优于铅盐热稳定剂，特别是在稀土热稳定剂含量比例为20%～40%时达到最佳值。同时，PVC的断裂伸
长率等机械性能随稀土热稳定剂的增加呈上升的趋势，稀土含量为20%时，拉伸强度最大；而老化后的机械性能更
是明显优于采用传统铅盐稳定剂时的性能。表明采用稀土热稳定剂代替传统的稳定剂可以保证PVC制品的机械性能，
且大大提高老化后的机械性能。
青岛化工学院刘光烨等人在三盐基性硫酸铅中加入微量稀土稳定剂作用于PVC材料，测得的拉伸强度和断裂伸
长率分别为54.2MPa和 23.1%。而传统的三盐基性硫酸铅热稳定剂作用于PVC材料测得的拉伸强度和断裂伸长率分
别为53.93MPa和16.2%，表明稀土复合热稳定剂对断裂伸长率有较大幅度提高。但是稀土-铅复合热稳定剂中的铅
元素有毒，且毒性累积，使用和推广受到限制，正在逐渐被淘汰。
（2）稀土-有机锡复合热稳定剂
浙江工业大学钱捷等将稀土氧化物硫酸盐与有机锡复合，发现稀土无机盐占稳定体系的30%左右时的稳定效果
最佳，且复合稳定剂有明显的正协同作用。有机锡主要是吸收降解放出的氯化氢和取代PVC大分子链中不稳定的氯
原子，从而阻止进一步降解，而稀土盐主要是通过稀土离子与活性氯原子间形成稳定的络合物从而起到热稳定作用。
这样它们组成的复合稳定体系可以从不同角度对PVC起到热稳定作用，形成正协同效应。
广东工业大学吴茂英等发现REEFA可代替硫醇辛基锡17MOK达50%而不降低热稳定性。稀土-有机锡复合热稳定
体系作为PVC树脂的热稳定剂，各种性能均很突出，但其价格昂贵，且有异味。如何进一步提高其质量价格比、降
低异味将是其今后发展的主要方向。
（3）稀土-锌复合热稳定剂
中南工业大学杨占红等发现稀土-锌化合物有很好的协同效应，研究了用稀土化合物制备稀土-锌复合热稳定剂
的工艺，发现稀土与锌的比值是影响热稳定性的主要因素，其最佳比为3∶2，最佳溶剂为矿物油，所得制品的热稳
定时间达35.3min，远远高于硬脂酸稀土的10.5min。
北京理工大学刘二烈等合成了一种环氧硬脂酸稀土，同时选择硬脂酸钙、硬脂酸锌等协同剂与环氧硬脂酸稀土
进行复合，制成NRB-51新型稀土复合热稳定剂。将采用该新型稳定剂体系与采用铅盐稳定剂体系进行了热稳定性比
较，结果表明，复配制得的新型热稳定剂NRB-51热稳定性优于铅盐体系，大大提高了PVC制品的热稳定性等各项指
标。
稀土-锌复合热稳定剂是一种安全无毒、价廉、高效的PVC用新一代热稳定剂，适用于所有PVC软、硬制品及
透明、非透明制品，在环保、性价比等方面均有优势，但其表面能大，分散性差，与PVC混合后的流动性差，使其
稳定效果未能得到充分发挥。因此，改善物料的分散性，提高PVC体系的加工流动性是该热稳定体系目前亟需解决
的问题。
二、发展前景和趋势
随着我国对镀锌金属管在室内给水管道的禁用，PVC在输水管材、建材等方面开始迅猛发展，对热稳定剂的需
求量也将不断增加。而目前国内规模化生产的热稳定剂种类只有几十种，生产结构不合理，高毒、高污染、低档的
铅-镉-钡重金属类稳定剂占据主导地位，环保型稳定剂所占比例远远低于国外发达国家的水平。新型热稳定剂生产
与应用远远不能满足国内PVC工业的发展，高档PVC制品所需的热稳定剂仍主要依赖进口。
稀土热稳定剂作为我国特有的一类PVC热稳定剂，表现出优异的热稳定性、良好的耐候性、优良的加工性、储
存稳定性等许多优点。特别是其无毒环保的特点，使稀土热稳定剂成为少数满足环保要求的热稳定剂种类之一。同
时我国的稀土资源非常丰富，具有充足的原料来源和较低的原料成本，分离加工技术成熟。因此深入研究，大力发
展稀土热稳定剂，替代有毒的重金属类热稳定剂和价格昂贵的有机锡类热稳定剂将是我国未来稳定剂行业发展的主
要方向。
市场上的稀土稳定剂产品主要是脂肪酸稀土型和稀土与铅盐复合型，产品种类较少。拓宽思路，利用稀土稳定
剂广泛的协同效应，与其他稀土盐类、锌皂类等复配，开发多品种的无毒高效的新型稀土复合热稳定剂，进一步提
高其性价比，是主要的发展趋势之一。
此外，稳定剂、增塑剂、润滑剂、抗氧剂等其他助剂之间也存在共同优化的协同效应。为了达到理想的热稳定
和其他方面效果，将各种助剂按适当的比例和方式复合混配，制成复合“一包”式稳定剂体系，不仅可以提高稳定
效果，避免配方时稳定剂、润滑剂等塑料助剂添加和繁琐的计算过程，方便用户的使用和贮存，还能减少资源浪费
和环境污染，因此多元复合式产品也将成为未来稀土稳定剂的主要发展趋势之一。