تثبیت کننده های PVC چیست؟

پایدارکننده‌های پی‌وی‌سیافزودنی‌هایی هستند که برای بهبود پایداری حرارتی پلی‌وینیل کلراید (PVC) و کوپلیمرهای آن استفاده می‌شوند. برای پلاستیک‌های PVC، اگر دمای پردازش از 160 درجه سانتیگراد بیشتر شود، تجزیه حرارتی رخ می‌دهد و گاز HCl تولید می‌شود. اگر این تجزیه حرارتی سرکوب نشود، بیشتر تشدید می‌شود و بر توسعه و کاربرد پلاستیک‌های PVC تأثیر می‌گذارد.

مطالعات نشان داده است که اگر پلاستیک‌های PVC حاوی مقادیر بسیار کمی نمک سرب، صابون فلزی، فنل، آمین آروماتیک و سایر ناخالصی‌ها باشند، فرآوری و کاربرد آن تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد، با این حال، تجزیه حرارتی آن می‌تواند تا حدودی کاهش یابد. این مطالعات، ایجاد و توسعه مداوم تثبیت‌کننده‌های PVC را ترویج می‌دهد.

پایدارکننده‌های رایج PVC شامل پایدارکننده‌های ارگانوتین، پایدارکننده‌های نمک فلزی و پایدارکننده‌های نمک معدنی هستند. پایدارکننده‌های ارگانوتین به دلیل شفافیت، مقاومت خوب در برابر آب و هوا و سازگاری، به طور گسترده در تولید محصولات PVC استفاده می‌شوند. پایدارکننده‌های نمک فلزی معمولاً از نمک‌های کلسیم، روی یا باریم استفاده می‌کنند که می‌توانند پایداری حرارتی بهتری را فراهم کنند. پایدارکننده‌های نمک معدنی مانند سولفات سرب سه بازیک، فسفیت سرب دو بازیک و غیره دارای پایداری حرارتی طولانی مدت و عایق الکتریکی خوبی هستند. هنگام انتخاب یک پایدارکننده PVC مناسب، باید شرایط کاربرد محصولات PVC و خواص پایداری مورد نیاز را در نظر بگیرید. پایدارکننده‌های مختلف از نظر فیزیکی و شیمیایی بر عملکرد محصولات PVC تأثیر می‌گذارند، بنابراین فرمولاسیون و آزمایش‌های دقیقی برای اطمینان از مناسب بودن پایدارکننده‌ها لازم است. معرفی و مقایسه دقیق پایدارکننده‌های مختلف PVC به شرح زیر است:

تثبیت کننده ارگانوتین:پایدارکننده‌های آلی قلع، مؤثرترین پایدارکننده‌ها برای محصولات PVC هستند. ترکیبات آنها محصولات واکنش اکسیدهای آلی قلع یا کلریدهای آلی قلع با اسیدها یا استرهای مناسب هستند.

پایدارکننده‌های آلی قلع به دو دسته حاوی گوگرد و بدون گوگرد تقسیم می‌شوند. پایداری پایدارکننده‌های حاوی گوگرد فوق‌العاده است، اما مانند سایر ترکیبات حاوی گوگرد، مشکلاتی در طعم و رنگ‌آمیزی متقاطع وجود دارد. پایدارکننده‌های آلی قلع غیر گوگردی معمولاً بر پایه استرهای اسید مالئیک یا نیم استرهای اسید مالئیک هستند. آنها مانند پایدارکننده‌های متیل قلع، پایدارکننده‌های حرارتی کم‌اثرتر با پایداری نوری بهتر هستند.

تثبیت‌کننده‌های آلی قلع عمدتاً در بسته‌بندی مواد غذایی و سایر محصولات شفاف PVC مانند شیلنگ‌های شفاف استفاده می‌شوند.

پایدارکننده‌های سرب:پایدارکننده‌های سرب معمول شامل ترکیبات زیر هستند: استئارات سرب دو بازیک، سولفات سرب سه بازیک هیدراته، فتالات سرب دو بازیک و فسفات سرب دو بازیک.

ترکیبات سرب به عنوان تثبیت‌کننده‌های حرارتی، به خواص الکتریکی عالی، جذب آب کم و مقاومت در برابر آب و هوای بیرون مواد PVC آسیبی نمی‌رسانند. با این حال،پایدارکننده‌های سربمعایبی دارند از جمله:

- داشتن سمیت؛

- آلودگی متقاطع، به ویژه با گوگرد؛

- تولید کلرید سرب، که باعث ایجاد رگه‌هایی روی محصولات نهایی می‌شود؛

- نسبت سنگین، که منجر به نسبت وزن/حجم نامطلوب می‌شود.

- پایدارکننده‌های سرب اغلب محصولات PVC را بلافاصله مات می‌کنند و پس از حرارت مداوم به سرعت تغییر رنگ می‌دهند.

علیرغم این معایب، تثبیت‌کننده‌های سربی هنوز هم به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای عایق الکتریکی، تثبیت‌کننده‌های سربی ترجیح داده می‌شوند. با بهره‌گیری از اثر کلی آن، بسیاری از محصولات PVC انعطاف‌پذیر و سفت و سخت مانند لایه‌های بیرونی کابل، تخته‌های سخت PVC مات، لوله‌های سخت، چرم مصنوعی و انژکتورها ساخته می‌شوند.

تثبیت کننده های نمک فلزی: تثبیت‌کننده‌های نمک‌های فلزی مخلوطترکیباتی از ترکیبات مختلف هستند که معمولاً بر اساس کاربردها و کاربران خاص PVC طراحی می‌شوند. این نوع پایدارکننده از افزودن سوکسینات باریم و اسید پالم کادمیوم به تنهایی تا اختلاط فیزیکی صابون باریم، صابون کادمیوم، صابون روی و فسفیت آلی، با آنتی‌اکسیدان‌ها، حلال‌ها، مواد حجم‌دهنده، نرم‌کننده‌ها، رنگ‌دهنده‌ها، جاذب‌های UV، براق‌کننده‌ها، عوامل کنترل ویسکوزیته، روان‌کننده‌ها و طعم‌دهنده‌های مصنوعی تکامل یافته است. در نتیجه، عوامل زیادی وجود دارند که می‌توانند بر اثر پایدارکننده نهایی تأثیر بگذارند.

تثبیت‌کننده‌های فلزی مانند باریم، کلسیم و منیزیم از رنگ اولیه مواد PVC محافظت نمی‌کنند، اما می‌توانند مقاومت حرارتی طولانی‌مدتی را فراهم کنند. مواد PVC که به این روش تثبیت می‌شوند، ابتدا زرد/نارنجی هستند، سپس به تدریج به قهوه‌ای تبدیل می‌شوند و در نهایت پس از حرارت مداوم به سیاه تبدیل می‌شوند.

پایدارکننده‌های کادمیوم و روی ابتدا به این دلیل مورد استفاده قرار گرفتند که شفاف هستند و می‌توانند رنگ اصلی محصولات PVC را حفظ کنند. پایداری حرارتی طولانی‌مدت ارائه شده توسط پایدارکننده‌های کادمیوم و روی بسیار بدتر از پایدارکننده‌های باریم است که تمایل دارند به طور ناگهانی و با کمترین نشانه یا بدون هیچ نشانه‌ای به طور کامل تخریب شوند.

علاوه بر عامل نسبت فلز، تأثیر پایدارکننده‌های نمک فلزی به ترکیبات نمک آنها نیز مربوط می‌شود که عوامل اصلی مؤثر بر خواص زیر هستند: روانکاری، تحرک، شفافیت، تغییر رنگ رنگدانه و پایداری حرارتی PVC. در زیر چندین پایدارکننده فلزی مخلوط رایج آورده شده است: ۲-اتیل کاپروات، فنولات، بنزوات و استئارات.

تثبیت‌کننده‌های نمک فلزی به طور گسترده در محصولات PVC نرم و محصولات PVC نرم شفاف مانند بسته‌بندی مواد غذایی، مواد مصرفی پزشکی و بسته‌بندی دارویی استفاده می‌شوند.