Termiske stabilisatorer
Termiske stabilisatorer skal forhindre eller lindre nedbrydning af PVC-harpiks. Valget af termiske stabilisatorvarianter i formuleringen afhænger generelt af produktets krav. For eksempel:
Blysaltstabilisatorer bruges hovedsageligt i stive produkter. Blysaltstabilisatorer har god termisk stabilitet, fremragende elektriske egenskaber og lave omkostninger. Men de er meget giftige, tilbøjelige til at forurene produkter og kan kun producere uigennemsigtige produkter.
I de senere år er kompositstabilisatorer dukket op i stort antal, hvilket udgør en risiko for at erstatte enkeltkomponentstabilisatorer. Egenskaberne ved kompositstabilisatorer omfatter stærk specialisering, minimal forurening og forenklet behandling for fremstillingsvirksomheder. Men på grund af manglen på ensartede standarder er forskellene mellem kompositstabilisatorer fra forskellige producenter betydelige.
Barium-cadmium stabilisatorer er en type termisk stabilisator med god ydeevne. De er meget udbredt i PVC landbrugsfilm. Typisk anvendes barium-cadmiumzink og organiske fosfater i kombination med antioxidanter.
Calcium-zink-stabilisatorer kan tjene som ikke-toksiske stabilisatorer, der anvendes i fødevareemballage, medicinsk udstyr og farmaceutisk emballage. Deres stabilitet er dog relativt lav, og når de bruges i store mængder, falder gennemsigtigheden, og de er tilbøjelige til frosting.
Organotin-stabilisatorer har god ydeevne og er velegnede til både PVC-stive og transparente produkter. Især octyltin er blevet en uundværlig stabilisator for ikke-giftige emballageprodukter, omend til en højere pris.
Epoxystabilisatorer bruges normalt som hjælpestabilisatorer. Når de bruges sammen med barium-cadmium- og calcium-zink-stabilisatorer, kan de forbedre lys- og varmestabiliteten. De er dog tilbøjelige til at migration. Andre hjælpestabilisatorer omfatter polyoler og organiske fosfater.
I de senere år er sjældne jordarters stabilisatorer og hydrotalcitbaserede stabilisatorer også dukket op. Stabilisatorer til sjældne jordarter er kendetegnet ved fremragende forarbejdningsydelse, mens hydrotalcit er en ikke-giftig stabilisator.
Principper for valg af termisk stabilisator
Ved formulering af stiv PVC, når blødgøringsmiddelindholdet er lavt eller fraværende, bør mængden af stabilisator øges tilsvarende for at opnå god stabilitet.
(1) Uigennemsigtige stive produkter bruger almindeligvis tribasisk blysulfat og dibasisk blyphosphit, med en synergistisk effekt, når de bruges sammen i et forhold på 2:1 eller 1:1, med en samlet tilsætning på 3 til 5 dele. Alternativt anvendes kompositblystabilisatorer almindeligvis i dag.
(2) Til gennemsigtige stive produkter anvendes blysalte ikke. I stedet vælges almindeligvis andre metalsæbestabilisatorer end Pb og Ca samt organisk tin, organisk antimon og sjældne jordarters stabilisatorer. Metalsæbestabilisatorer tilsættes i mængder på 3 til 4 dele, mens organiske tinstabilisatorer tilsættes i mængder på 1 til 1,5 dele.
For blød PVC- og PVC-pastaproduktformuleringer er blødgøringsindholdet højt, og forarbejdningstemperaturen er lav, så mængden af stabilisator kan reduceres passende.
(1) Uigennemsigtige fleksible produkter bruger almindeligvis blysalte (1 til 2 dele) i kombination med metalsæbe (1 til 2 dele).
(2) Semitransparente fleksible produkter bruger almindeligvis flere metalsæber i kombination med en tilsætning af 2 til 3 dele.
(3) Gennemsigtige fleksible produkter bruger almindeligvis organisk tin (0,5 til 1 del) i kombination med metalsæbe (1 til 2 dele). Alternativt kan organisk antimon og sjældne jordarters stabilisatorer erstatte organisk tin.
I ikke-toksiske PVC-formuleringer er valget af termiske stabilisatorer:
(1) Blysaltstabilisatorer bør undgås.
(2) Andre metalsæbestabilisatorer end Pb og Cd, såsom calcium-zink-stabilisatorer, kan vælges.
(3) Ikke-giftige organiske tinstabilisatorer kan vælges.
(4) Organiske antimon- og sjældne jordarters stabilisatorer kan vælges.
(5) Ikke-giftige epoxystabilisatorer i hjælpestabilisatorer kan vælges.
Den synergistiske effekt af primære stabilisatorer: I en PVC-formulering bruges flere primære stabilisatorer ofte sammen, fordi forskellige primære stabilisatorer har en synergistisk effekt.
(1) Tribasisk blysulfat og dibasisk blyphosphit har en synergistisk effekt med et synergistisk forhold på 2:1 eller 1:1.
(2) Forskellige metalsæber har en synergistisk effekt med den termiske stabilitetsrækkefølge for metalsæber som følger: Cd, Zn > Pb > Ba, Ca.
(3) Der er en synergistisk effekt mellem metalsæber og organiske tinstabilisatorer, og begge bruges ofte sammen i gennemsigtige formuleringer.
(4) Nogle stabilisatorer til sjældne jordarter har en synergistisk effekt med organisk tin, hvilket reducerer omkostningerne ved udskiftning af organisk tin.
Synergi mellem primære og hjælpestabilisatorer:
(1) Metalsæber og epoxy
(2) Metalsæber og polyoler
(3) Metalsæber og -diketoner
(4) Nogle sjældne jordarter og epoxy
(5) Metalsæber og organiske fosfater
Når du bruger termiske stabilisatorer sammen med andre additiver, har nogle stabilisatorer i sig selv ikke smørende egenskaber, såsom blysalte, organisk tin, organisk antimon og sjældne jordarter, så smøremidler skal tilsættes separat i formuleringen. Nogle stabilisatorer har selv smørende egenskaber, såsom metalsæber, så smøremidler kan udelades eller reduceres i formuleringen.
Svovlholdige organiske tinstabilisatorer og organiske antimonstabilisatorer bør ikke anvendes sammen med Pb- og Cd-holdige stabilisatorer, da de vil forårsage svovlforurening, når de bruges sammen.
Antioxidanter
Antioxidanter i PVC-produkter undergår oxidation under forarbejdning og brug på grund af varme og ultraviolet lys, som er relateret til produktionen af frie radikaler.
Hovedfunktionen af primære antioxidanter er kædebrydende terminering eller frie radikaler. Deres hovedfunktion er at kombinere med frie radikaler for at danne stabile forbindelser, der afslutter kædereaktioner.
Den vigtigste antioxidant, der anvendes til PVC, er bisphenol A. Der er også hjælpeantioxidanter eller hydrogenperoxidnedbrydere, såsom triphenylphosphat og benzoylphenylisooctylphosphat. Den kombinerede brug af primære og hjælpeantioxidanter kan udøve en synergistisk effekt.
Ultraviolet absorbere
PVC-produkter, der bruges udendørs, er følsomme over for ultraviolet stråling inden for det følsomme bølgelængdeområde, hvilket får PVC-molekyler til at blive exciterede eller kemiske bindinger til at blive brudt, hvilket fører til generering af frie radikaler kædereaktioner og fremmer PVC-nedbrydning og aldring. For at forbedre UV-modstanden tilsættes ofte UV-absorbere.
Almindeligt anvendte UV-absorbere til PVC omfatter triazin-5, UV-9, UV-326, TBS, BAD og OBS. Triazin-5 har den bedste effekt, men det giver en let gul farve til filmen. Tilsætning af en lille mængde phthalocyaninblåt kan forbedre dette.
I PVC landbrugsfilm bruges UV{{0}} almindeligvis med en typisk anvendelse på 0,2 til 0,5 dele. TBS, BAD og OBS, som er salicylsyrederivater, har milde virkninger og giver, når de bruges i kombination med antioxidanter, god ældningsmodstand.
For uigennemsigtige produkter kan vejrbestandigheden generelt forbedres ved at tilføje maskerende titaniumdioxid. Men hvis der tilføjes UV-absorbere på dette tidspunkt, kræves der en stor mængde, hvilket måske ikke er omkostningseffektivt.