Termalni stabilizatori
Termalni stabilizatori moraju spriječiti ili ublažiti razgradnju PVC smole. Odabir varijanti termičkih stabilizatora u formulaciji općenito ovisi o zahtjevima proizvoda. Na primjer:
Stabilizatori olovne soli uglavnom se koriste u krutim proizvodima. Stabilizatori olovne soli imaju dobru termičku stabilnost, odlična električna svojstva i nisku cijenu. Međutim, oni su vrlo toksični, skloni kontaminiranju proizvoda i mogu proizvesti samo neprozirne proizvode.
Posljednjih godina, kompozitni stabilizatori su se pojavili u velikom broju, što predstavlja rizik od zamjene jednokomponentnih stabilizatora. Karakteristike kompozitnih stabilizatora uključuju snažnu specijalizaciju, minimalno zagađenje i pojednostavljenu obradu za proizvodna preduzeća. Međutim, zbog nepostojanja jedinstvenih standarda, razlike između kompozitnih stabilizatora različitih proizvođača su značajne.
Barijum-kadmijum stabilizatori su vrsta termičkih stabilizatora sa dobrim performansama. Široko se koriste u PVC poljoprivrednim folijama. Obično se barijum-kadmijum cink i organski fosfati koriste u kombinaciji sa antioksidansima.
Kalcij-cink stabilizatori mogu poslužiti kao netoksični stabilizatori koji se koriste u ambalaži za hranu, medicinskim uređajima i farmaceutskoj ambalaži. Međutim, njihova stabilnost je relativno niska, a kada se koriste u velikim količinama, prozirnost se smanjuje i podložni su smrzavanju.
Organokalajni stabilizatori imaju dobre performanse i pogodni su za PVC krute i prozirne proizvode. Osobito, oktilkos je postao nezamjenjiv stabilizator za netoksične proizvode za pakiranje, iako po većoj cijeni.
Kao pomoćni stabilizatori obično se koriste epoksidni stabilizatori. Kada se koriste zajedno sa stabilizatorima barijum-kadmijum i kalcijum-cink, mogu poboljšati svetlosnu i toplotnu stabilnost. Međutim, skloni su migracijama. Ostali pomoćni stabilizatori uključuju poliole i organske fosfate.
Posljednjih godina pojavili su se i stabilizatori rijetkih zemalja i stabilizatori na bazi hidrotalcita. Stabilizatori rijetkih zemalja odlikuju se odličnim performansama obrade, dok je hidrotalcit netoksičan stabilizator.
Principi izbora termičkog stabilizatora
U formulaciji tvrdog PVC-a, kada je sadržaj plastifikatora nizak ili odsutan, količinu stabilizatora treba odgovarajuće povećati kako bi se postigla dobra stabilnost.
(1) Neprozirni kruti proizvodi obično koriste trobazni olovni sulfat i dvobazni olovni fosfit, sa sinergističkim učinkom kada se koriste zajedno u omjeru od 2:1 ili 1:1, uz ukupni dodatak od 3 do 5 dijelova. Alternativno, danas se najčešće koriste kompozitni stabilizatori olova.
(2) Za prozirne krute proizvode, soli olova se ne koriste. Umjesto toga, obično se biraju stabilizatori metalnog sapuna osim Pb i Ca, kao i organski kalaj, organski antimon i stabilizatori rijetkih zemalja. Metalni stabilizatori sapuna se dodaju u količinama od 3 do 4 dijela, dok se organski stabilizatori od kalaja dodaju u količinama od 1 do 1,5 dijela.
Za formulacije proizvoda od mekog PVC-a i PVC paste, sadržaj plastifikatora je visok, a temperatura obrade je niska, tako da se količina stabilizatora može na odgovarajući način smanjiti.
(1) Neprozirni fleksibilni proizvodi obično koriste soli olova (1 do 2 dijela) u kombinaciji s metalnim sapunom (1 do 2 dijela).
(2) Polutransparentni fleksibilni proizvodi obično koriste nekoliko metalnih sapuna u kombinaciji, uz dodatak 2 do 3 dijela.
(3) Prozirni fleksibilni proizvodi obično koriste organski lim (0.5 do 1 dio) u kombinaciji sa metalnim sapunom (1 do 2 dijela). Alternativno, organski antimon i stabilizatori rijetkih zemalja mogu zamijeniti organski kalaj.
U netoksičnim PVC formulacijama, izbor termalnih stabilizatora:
(1) Treba izbjegavati stabilizatore soli olova.
(2) Mogu se odabrati stabilizatori metalnog sapuna osim Pb i Cd, kao što su kalcijum-cink stabilizatori.
(3) Mogu se odabrati netoksični organski stabilizatori kalaja.
(4) Mogu se odabrati organski antimon i stabilizatori rijetkih zemalja.
(5) Netoksični epoksidni stabilizatori u pomoćnim stabilizatorima mogu se odabrati.
Sinergistički učinak primarnih stabilizatora: U PVC formulaciji, nekoliko primarnih stabilizatora se često koristi zajedno jer različiti primarni stabilizatori imaju sinergistički učinak.
(1) Trobazni olovni sulfat i dvobazni olovni fosfit imaju sinergistički učinak, sa sinergističkim omjerom 2:1 ili 1:1.
(2) Različiti metalni sapuni imaju sinergistički učinak, sa redoslijedom termičke stabilnosti metalnih sapuna kako slijedi: Cd, Zn > Pb > Ba, Ca.
(3) Postoji sinergijski efekat između metalnih sapuna i organskih kositrnih stabilizatora, i oba se često koriste zajedno u prozirnim formulacijama.
(4) Neki stabilizatori rijetkih zemalja imaju sinergijski učinak s organskim kalajem, smanjujući troškove pri zamjeni organskog kalaja.
Sinergija između primarnih i pomoćnih stabilizatora:
(1) Metalni sapuni i epoksid
(2) Metalni sapuni i polioli
(3) Metalni sapuni i -diketoni
(4) Neke rijetke zemlje i epoksid
(5) Metalni sapuni i organski fosfati
Kada se koriste termalni stabilizatori u kombinaciji s drugim aditivima, neki stabilizatori sami po sebi nemaju svojstva podmazivanja, kao što su soli olova, organski kalaj, organski antimon i rijetke zemlje, tako da je potrebno maziva posebno dodavati u formulaciju. Neki stabilizatori sami po sebi imaju svojstva podmazivanja, kao što su metalni sapuni, tako da se maziva mogu izostaviti ili smanjiti u formulaciji.
Organski stabilizatori kalaja koji sadrže sumpor i organski stabilizatori antimona ne bi se trebali koristiti zajedno sa stabilizatorima koji sadrže Pb i Cd, jer će uzrokovati kontaminaciju sumporom kada se koriste zajedno.
Antioksidansi
Antioksidansi u PVC proizvodima podležu oksidaciji tokom obrade i upotrebe usled toplote i ultraljubičastog svetla, što je povezano sa stvaranjem slobodnih radikala.
Glavna funkcija primarnih antioksidansa je prekid lanca ili uklanjanje slobodnih radikala. Njihova glavna funkcija je da se kombinuju sa slobodnim radikalima da formiraju stabilna jedinjenja, završavajući lančane reakcije.
Glavni antioksidans koji se koristi za PVC je bisfenol A. Postoje i pomoćni antioksidansi ili razlagači vodonik peroksida, kao što su trifenil fosfat i benzoilfenil izooktil fosfat. Kombinovana upotreba primarnih i pomoćnih antioksidansa može imati sinergistički efekat.
Ultraljubičasti apsorberi
PVC proizvodi koji se koriste na otvorenom osjetljivi su na ultraljubičasto zračenje unutar osjetljivog raspona valnih dužina, što uzrokuje uzbuđenje molekula PVC-a ili razbijanje hemijskih veza, što dovodi do stvaranja lančanih reakcija slobodnih radikala i promoviše degradaciju i starenje PVC-a. Da bi se poboljšala otpornost na UV zračenje, često se dodaju UV apsorberi.
Uobičajeni UV apsorberi za PVC uključuju triazin-5, UV-9, UV-326, TBS, BAD i OBS. Triazin-5 ima najbolji efekat, ali daje blagu žutu boju filmu. Dodavanje male količine ftalocijanin plavog može to poboljšati.
U PVC poljoprivrednim folijama, UV{{0}} se obično koristi, sa tipičnom upotrebom 0,2 do 0,5 dijelova. TBS, BAD i OBS, koji su derivati salicilne kiseline, imaju blage efekte i, kada se koriste u kombinaciji sa antioksidansima, pružaju dobru otpornost na starenje.
Za neprozirne proizvode, otpornost na vremenske uvjete općenito se može poboljšati dodavanjem maskirajućeg titan dioksida. Međutim, ako se dodaju UV apsorberi u ovom trenutku, potrebna je velika količina, što možda neće biti isplativo.