Θερμικοί σταθεροποιητές
Οι θερμικοί σταθεροποιητές πρέπει να εμποδίζουν ή να ανακουφίζουν την αποσύνθεση της ρητίνης PVC. Η επιλογή των ποικιλιών θερμικού σταθεροποιητή στη σύνθεση εξαρτάται γενικά από τις απαιτήσεις του προϊόντος. Για παράδειγμα:
Οι σταθεροποιητές άλατος μολύβδου χρησιμοποιούνται κυρίως σε άκαμπτα προϊόντα. Οι σταθεροποιητές άλατος μολύβδου έχουν καλή θερμική σταθερότητα, εξαιρετικές ηλεκτρικές ιδιότητες και χαμηλό κόστος. Ωστόσο, είναι εξαιρετικά τοξικά, επιρρεπή σε μολυσματικά προϊόντα και μπορούν να παράγουν μόνο αδιαφανή προϊόντα.
Τα τελευταία χρόνια, σύνθετοι σταθεροποιητές έχουν εμφανιστεί σε μεγάλους αριθμούς, θέτοντας τον κίνδυνο αντικατάστασης σταθεροποιητών ενός συστατικού. Τα χαρακτηριστικά των σύνθετων σταθεροποιητών περιλαμβάνουν την ισχυρή εξειδίκευση, την ελάχιστη ρύπανση και την απλοποιημένη επεξεργασία για τις μεταποιητικές επιχειρήσεις. Ωστόσο, λόγω της έλλειψης ενιαίων προτύπων, οι διαφορές μεταξύ των σύνθετων σταθεροποιητών από διάφορους κατασκευαστές είναι σημαντικές.
Οι σταθεροποιητές βαρίου-καδμίου είναι ένας τύπος θερμικού σταθεροποιητή με καλή απόδοση. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε αγροτικές μεμβράνες PVC. Τυπικά, ο ψευδάργυρος βαρίου-καδμίου και τα οργανικά φωσφορικά χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με αντιοξειδωτικά.
Οι σταθεροποιητές ασβεστίου-ψευδαργύρου μπορούν να χρησιμεύσουν ως μη τοξικοί σταθεροποιητές που χρησιμοποιούνται σε συσκευασίες τροφίμων, ιατρικές συσκευές και φαρμακευτικές συσκευασίες. Ωστόσο, η σταθερότητά τους είναι σχετικά χαμηλή και όταν χρησιμοποιούνται σε μεγάλες ποσότητες, η διαφάνεια μειώνεται και είναι επιρρεπείς στο παγετό.
Οι σταθεροποιητές οργανοκασσιτέρου έχουν καλή απόδοση και είναι κατάλληλοι τόσο για άκαμπτα όσο και για διαφανή προϊόντα PVC. Ειδικά, ο οκτυλοκασσίτερος έχει γίνει ένας απαραίτητος σταθεροποιητής για μη τοξικά προϊόντα συσκευασίας, αν και με υψηλότερο κόστος.
Οι εποξειδικοί σταθεροποιητές χρησιμοποιούνται συνήθως ως βοηθητικοί σταθεροποιητές. Όταν χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με σταθεροποιητές βαρίου-καδμίου και ασβεστίου-ψευδαργύρου, μπορούν να βελτιώσουν τη σταθερότητα στο φως και τη θερμότητα. Ωστόσο, είναι επιρρεπείς στη μετανάστευση. Άλλοι βοηθητικοί σταθεροποιητές περιλαμβάνουν πολυόλες και οργανικά φωσφορικά άλατα.
Τα τελευταία χρόνια εμφανίστηκαν επίσης σταθεροποιητές σπάνιων γαιών και σταθεροποιητές με βάση τον υδροταλκίτη. Οι σταθεροποιητές σπανίων γαιών χαρακτηρίζονται από εξαιρετική απόδοση επεξεργασίας, ενώ ο υδροταλκίτης είναι ένας μη τοξικός σταθεροποιητής.
Αρχές Επιλογής Θερμικού Σταθεροποιητή
Στη σύνθεση του άκαμπτου PVC, όταν η περιεκτικότητα σε πλαστικοποιητή είναι χαμηλή ή απουσιάζει, η ποσότητα του σταθεροποιητή θα πρέπει να αυξάνεται αντίστοιχα για να επιτευχθεί καλή σταθερότητα.
(1) Τα αδιαφανή άκαμπτα προϊόντα χρησιμοποιούν συνήθως τριβασικό θειικό μόλυβδο και διβασικό φωσφορώδες μόλυβδο, με συνεργική δράση όταν χρησιμοποιούνται μαζί σε αναλογία 2:1 ή 1:1, με συνολική προσθήκη 3 έως 5 μερών. Εναλλακτικά, οι σύνθετοι σταθεροποιητές μολύβδου χρησιμοποιούνται συνήθως στις μέρες μας.
(2) Για διαφανή άκαμπτα προϊόντα, δεν χρησιμοποιούνται άλατα μολύβδου. Αντίθετα, επιλέγονται συνήθως σταθεροποιητές μεταλλικού σαπουνιού εκτός από Pb και Ca, καθώς και οργανικός κασσίτερος, οργανικό αντιμόνιο και σταθεροποιητές σπάνιων γαιών. Σταθεροποιητές μεταλλικού σαπουνιού προστίθενται σε ποσότητες από 3 έως 4 μέρη, ενώ οργανικοί σταθεροποιητές κασσίτερου προστίθενται σε ποσότητες από 1 έως 1,5 μέρη.
Για μαλακές συνθέσεις προϊόντων πάστας PVC και PVC, η περιεκτικότητα σε πλαστικοποιητή είναι υψηλή και η θερμοκρασία επεξεργασίας είναι χαμηλή, επομένως η ποσότητα του σταθεροποιητή μπορεί να μειωθεί κατάλληλα.
(1) Τα αδιαφανή εύκαμπτα προϊόντα χρησιμοποιούν συνήθως άλατα μολύβδου (1 έως 2 μέρη) σε συνδυασμό με μεταλλικό σαπούνι (1 έως 2 μέρη).
(2) Τα ημιδιαφανή εύκαμπτα προϊόντα χρησιμοποιούν συνήθως πολλά μεταλλικά σαπούνια σε συνδυασμό, με προσθήκη 2 έως 3 μερών.
(3) Τα διαφανή εύκαμπτα προϊόντα χρησιμοποιούν συνήθως οργανικό κασσίτερο (0.5 έως 1 μέρος) σε συνδυασμό με μεταλλικό σαπούνι (1 έως 2 μέρη). Εναλλακτικά, οργανικό αντιμόνιο και σταθεροποιητές σπάνιων γαιών μπορούν να αντικαταστήσουν τον οργανικό κασσίτερο.
Σε μη τοξικά σκευάσματα PVC, η επιλογή των θερμικών σταθεροποιητών:
(1) Οι σταθεροποιητές άλατος μολύβδου πρέπει να αποφεύγονται.
(2) Μπορούν να επιλεγούν σταθεροποιητές μεταλλικού σαπουνιού εκτός από Pb και Cd, όπως σταθεροποιητές ασβεστίου-ψευδαργύρου.
(3) Μπορούν να επιλεγούν μη τοξικοί οργανικοί σταθεροποιητές κασσίτερου.
(4) Μπορούν να επιλεγούν οργανικοί σταθεροποιητές αντιμονίου και σπάνιων γαιών.
(5) Μπορούν να επιλεγούν μη τοξικοί εποξειδικοί σταθεροποιητές σε βοηθητικούς σταθεροποιητές.
Η συνεργιστική επίδραση των πρωτευόντων σταθεροποιητών: Σε μια σύνθεση PVC, πολλοί κύριοι σταθεροποιητές χρησιμοποιούνται συχνά μαζί, επειδή διαφορετικοί πρωτεύοντες σταθεροποιητές έχουν συνεργική δράση.
(1) Ο τριβασικός θειικός μόλυβδος και ο διβασικός φωσφορώδες μόλυβδος έχουν συνεργική δράση, με συνεργική αναλογία 2:1 ή 1:1.
(2) Διαφορετικά μεταλλικά σαπούνια έχουν συνεργική δράση, με τη σειρά θερμικής σταθερότητας των μεταλλικών σαπουνιών ως εξής: Cd, Zn > Pb > Ba, Ca.
(3) Υπάρχει μια συνεργιστική επίδραση μεταξύ των μεταλλικών σαπουνιών και των σταθεροποιητών οργανικού κασσίτερου, και τα δύο χρησιμοποιούνται συχνά μαζί σε διαφανή σκευάσματα.
(4) Ορισμένοι σταθεροποιητές σπάνιων γαιών έχουν συνεργική δράση με τον οργανικό κασσίτερο, μειώνοντας το κόστος κατά την αντικατάσταση του οργανικού κασσίτερου.
Συνέργεια μεταξύ πρωτογενών και βοηθητικών σταθεροποιητών:
(1) Μεταλλικά σαπούνια και εποξειδικά
(2) Μεταλλικά σαπούνια και πολυόλες
(3) Μεταλλικά σαπούνια και -δικετόνες
(4) Μερικές σπάνιες γαίες και εποξειδικά
(5) Μεταλλικά σαπούνια και οργανικά φωσφορικά άλατα
Όταν χρησιμοποιούνται θερμικοί σταθεροποιητές σε συνδυασμό με άλλα πρόσθετα, ορισμένοι σταθεροποιητές δεν έχουν λιπαντικές ιδιότητες, όπως άλατα μολύβδου, οργανικός κασσίτερος, οργανικό αντιμόνιο και σπάνιες γαίες, επομένως τα λιπαντικά πρέπει να προστεθούν χωριστά στη σύνθεση. Ορισμένοι σταθεροποιητές έχουν λιπαντικές ιδιότητες, όπως τα μεταλλικά σαπούνια, επομένως τα λιπαντικά μπορούν να παραληφθούν ή να μειωθούν στη σύνθεση.
Οι σταθεροποιητές οργανικού κασσίτερου που περιέχουν θείο και οι σταθεροποιητές οργανικού αντιμονίου δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με σταθεροποιητές που περιέχουν Pb και Cd, καθώς θα προκαλέσουν μόλυνση από θείο όταν χρησιμοποιούνται μαζί.
Αντιοξειδωτικά
Τα αντιοξειδωτικά στα προϊόντα PVC υφίστανται οξείδωση κατά την επεξεργασία και χρήση λόγω της θερμότητας και του υπεριώδους φωτός, που σχετίζεται με την παραγωγή ελεύθερων ριζών.
Η κύρια λειτουργία των πρωτογενών αντιοξειδωτικών είναι ο τερματισμός της αλυσίδας ή ο καθαρισμός των ελεύθερων ριζών. Η κύρια λειτουργία τους είναι να συνδυάζονται με ελεύθερες ρίζες για να σχηματίσουν σταθερές ενώσεις, τερματίζοντας τις αλυσιδωτές αντιδράσεις.
Το κύριο αντιοξειδωτικό που χρησιμοποιείται για το PVC είναι η δισφαινόλη Α. Υπάρχουν επίσης βοηθητικά αντιοξειδωτικά ή αποικοδομητές υπεροξειδίου του υδρογόνου, όπως ο φωσφορικός τριφαινυλεστέρας και ο ισοοκτυλ φωσφορικός βενζοϋλοφαινυλεστέρας. Η συνδυασμένη χρήση πρωτογενών και βοηθητικών αντιοξειδωτικών μπορεί να ασκήσει συνεργική δράση.
Απορροφητές υπεριώδους
Τα προϊόντα PVC που χρησιμοποιούνται σε εξωτερικούς χώρους είναι ευαίσθητα στην υπεριώδη ακτινοβολία εντός του ευαίσθητου εύρους μήκους κύματος, προκαλώντας διέγερση των μορίων PVC ή σπάσιμο χημικών δεσμών, οδηγώντας στη δημιουργία αλυσιδωτών αντιδράσεων ελεύθερων ριζών και προάγοντας την υποβάθμιση και τη γήρανση του PVC. Για τη βελτίωση της αντοχής στην υπεριώδη ακτινοβολία, προστίθενται συχνά απορροφητές UV.
Οι κοινώς χρησιμοποιούμενοι απορροφητές UV για PVC περιλαμβάνουν τριαζίνη-5, UV-9, UV-326, TBS, BAD και OBS. Το Triazine-5 έχει το καλύτερο αποτέλεσμα, αλλά προσδίδει ένα ελαφρώς κίτρινο χρώμα στην ταινία. Η προσθήκη μικρής ποσότητας μπλε φθαλοκυανίνης μπορεί να το βελτιώσει.
Στις γεωργικές μεμβράνες PVC, χρησιμοποιείται συνήθως UV{{0}}, με τυπική χρήση από 0,2 έως 0,5 μέρη. Τα TBS, BAD και OBS, τα οποία είναι παράγωγα σαλικυλικού οξέος, έχουν ήπια αποτελέσματα και, όταν χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με αντιοξειδωτικά, παρέχουν καλή αντίσταση στη γήρανση.
Για αδιαφανή προϊόντα, η αντοχή στις καιρικές συνθήκες μπορεί γενικά να βελτιωθεί με την προσθήκη διοξειδίου του τιτανίου κάλυψης. Ωστόσο, εάν προστεθούν απορροφητές υπεριώδους ακτινοβολίας αυτή τη στιγμή, απαιτείται μεγάλη ποσότητα, η οποία μπορεί να μην είναι οικονομικά αποδοτική.