钙/锌热稳定剂以其低毒性、低成本和环保特性，成为了当前热稳定剂领域中最具前景的选择。这类新型环保稳定剂是在传统热稳定剂的基础上，通过引入具有多重功能的有机醇和含氮有机化合物来提升性能。通过制备钙/锌盐，并将其应用于热稳定，能够有效解决PVC材料在高温加工过程中的热降解问题。
PVC在受热时会经历两个主要降解阶段。第一个阶段中，PVC链中的氯原子会分解释放出氯化氢（HCl），同时形成共轭的烯烃；第二阶段则是随着烯烃链的延长，PVC的长碳链结构开始断裂，进而生成苯环、共轭多烯等低分子量的环状或线性结构，彻底了PVC的分子结构。为了防止这些热降解反应的发生，通常会添加热稳定剂来提高PVC的热稳定性。热稳定剂的主要功能是消除或抑制引发降解反应的因素，包括消除高分子聚合物中热降解的起始源、去除催化降解的物质，并在加工过程中防止PVC因高温和机械作用而发生降解。
PVC的热降解过程
1. 中和氯化氢的吸收
热稳定剂能够与PVC分子链上脱落的氯化氢（HCl）发生快速反应，将其吸收并中和，从而抑制氯化氢对PVC降解过程的催化作用。常见的热稳定剂如含氮有机化合物、金属醇盐类和金属皂类，都能利用其氧、氮元素的孤对电子与氯化氢中的氢原子结合，或通过金属皂与氯化氢的反应来实现氯化氢的吸收与中和。
2. 替代PVC链上的活泼氯原子
另一个作用机制是热稳定剂能够替代PVC链中的活泼氯原子，尤其是烯丙基氯和叔碳位氯原子，从而抑制脱氯化氢反应的发生。在PVC分子链中，当氯原子脱落时，热稳定剂中的氮原子可能会被攻击，形成负电荷，并使得烯丙基氯中的碳正离子配位。通过这种方式，热稳定剂可以有效地抑制氯原子的脱落，防止PVC的热降解。金属醇盐类稳定剂中的金属烷氧基因其较强的电负性，能够直接攻击PVC链中的不稳定结构，从而替代这些不稳定的氯原子。
3. 与共轭不饱和烯烃发生D-A加成反应
PVC在热降解过程中会生成不饱和的共轭烯烃，这些不饱和的烯烃结构容易进一步反应，导致PVC树脂的变色。为了防止这一现象，部分热稳定剂能与这些不饱和的双键发生Diels-Alder加成反应，生成稳定的饱和结构。这种反应可以有效防止共轭烯烃链的延伸，保持PVC的颜色稳定。例如，有研究表明，通过合成新型的氨基脲嘧啶马来酰胺酸锌热稳定剂，能够与PVC链中的不稳定共轭双键发生Diels-Alder加成反应，从而使长链中的不饱和双键转化为饱和结构，进而提高PVC的热稳定性。
4. 捕捉自由基，阻止氧化与交联反应
在PVC分子链经历热降解后，会产生一系列缺陷，如烯丙基氯和共轭双键，这些缺陷在高温下会被激活为自由基，加速氯化氢的脱落及氧化、交联等反应的发生。热稳定剂的一个关键作用是能够有效捕捉这些自由基，防止其进一步引发氧化和交联反应，从而保护PVC材料在高温加工过程中的稳定性和性能。
钙/锌热稳定剂作为一种新型的环保热稳定剂，通过多重机制发挥作用，不仅可以有效地抑制PVC的热降解，还能在不影响性能的情况下，显著延长PVC材料的使用寿命。这类稳定剂在PVC加工及其他高分子材料领域的应用前景广阔，成为未来发展的一大亮点。