Lämpöstabilisaattorit
Terminen stabilointiaineiden tulee estää tai lievittää PVC-hartsin hajoamista. Formulaatiossa olevien lämpöstabilisaattorien lajikkeiden valinta riippuu yleensä tuotteen vaatimuksista. Esimerkiksi:
Lyijysuolan stabilointiaineita käytetään pääasiassa jäykissä tuotteissa. Lyijysuolan stabilointiaineilla on hyvä lämmönkestävyys, erinomaiset sähköominaisuudet ja alhaiset kustannukset. Ne ovat kuitenkin erittäin myrkyllisiä, alttiita saastuttamaan tuotteita ja voivat tuottaa vain läpinäkymättömiä tuotteita.
Viime vuosina komposiittistabilisaattoreita on ilmestynyt suuria määriä, mikä on vaarassa korvata yksikomponenttiset stabilisaattorit. Komposiittistabilisaattoreiden ominaisuuksia ovat vahva erikoistuminen, minimaalinen saastuminen ja valmistusyritysten yksinkertaistettu käsittely. Yhtenäisten standardien puutteen vuoksi erot eri valmistajien komposiittistabilisaattoreiden välillä ovat kuitenkin merkittäviä.
Barium-kadmium-stabilisaattorit ovat eräänlainen lämpöstabilisaattori, jolla on hyvä suorituskyky. Niitä käytetään laajasti PVC-maatalouskalvoissa. Tyypillisesti barium-kadmiumsinkkiä ja orgaanisia fosfaatteja käytetään yhdessä antioksidanttien kanssa.
Kalsium-sinkki-stabilisaattorit voivat toimia myrkyttömänä stabilisaattoreina, joita käytetään elintarvikepakkauksissa, lääkinnällisissä laitteissa ja lääkepakkauksissa. Niiden stabiilisuus on kuitenkin suhteellisen alhainen, ja suuria määriä käytettynä läpinäkyvyys heikkenee ja ne ovat alttiita huurrelle.
Organotinastabilisaattorit ovat suorituskykyisiä ja soveltuvat sekä PVC-jäykille että läpinäkyville tuotteille. Erityisesti oktyylitinasta on tullut välttämätön stabilointiaine myrkyttömälle pakkaustuotteelle, vaikkakin korkeammalla hinnalla.
Epoksistabilisaattoreita käytetään yleensä lisästabilisaattoreina. Kun niitä käytetään yhdessä barium-kadmium- ja kalsium-sinkki-stabilisaattoreiden kanssa, ne voivat parantaa valon- ja lämmönkestävyyttä. He ovat kuitenkin alttiita muuttoliikkeelle. Muita apustabilisaattoreita ovat polyolit ja orgaaniset fosfaatit.
Viime vuosina on ilmaantunut myös harvinaisten maametallien stabilointiaineita ja hydrotalsiittipohjaisia stabilisaattoreita. Harvinaisten maametallien stabilointiaineille on ominaista erinomainen prosessointikyky, kun taas hydrotalsiitti on myrkytön stabilointiaine.
Terminen stabilisaattorin valinnan periaatteet
Jäykän PVC:n koostumuksessa, kun pehmitinpitoisuus on alhainen tai sitä ei ole, stabilointiaineen määrää tulisi vastaavasti lisätä hyvän stabiilisuuden saavuttamiseksi.
(1) Läpinäkymättömät jäykät tuotteet käyttävät tavallisesti kolmiemäksistä lyijysulfaattia ja kaksiemäksistä lyijyfosfiittia, joilla on synergistinen vaikutus, kun niitä käytetään yhdessä suhteessa 2:1 tai 1:1, ja yhteensä 3–5 osaa. Vaihtoehtoisesti komposiittilyijystabilisaattoreita käytetään nykyään yleisesti.
(2) Läpinäkyville jäykille tuotteille ei käytetä lyijysuoloja. Sen sijaan käytetään yleisesti muita metallisaippuan stabilointiaineita kuin Pb:tä ja Ca:ta sekä orgaanista tinaa, orgaanista antimonia ja harvinaisten maametallien stabilointiaineita. Metallisaippuastabilisaattoreita lisätään 3-4 osaa ja orgaanisia tinastabilisaattoreita 1-1,5 osaa.
Pehmeiden PVC- ja PVC-tahnatuotevalmisteiden pehmitinpitoisuus on korkea ja käsittelylämpötila alhainen, joten stabilointiaineen määrää voidaan vähentää asianmukaisesti.
(1) Läpinäkymättömät joustavat tuotteet käyttävät yleensä lyijysuoloja (1-2 osaa) yhdessä metallisaippuan kanssa (1-2 osaa).
(2) Puoliläpinäkyvissä joustavissa tuotteissa käytetään yleensä useita metallisaippuoita yhdessä 2–3 osan lisäyksellä.
(3) Läpinäkyvissä joustavissa tuotteissa käytetään yleensä orgaanista tinaa (0,5–1 osa) yhdessä metallisaippuan kanssa (1–2 osaa). Vaihtoehtoisesti orgaaninen antimoni ja harvinaisten maametallien stabilointiaineet voivat korvata orgaanisen tinan.
Myrkyttömässä PVC-formulaatiossa lämpöstabilisaattoreiden valinta:
(1) Lyijysuolan stabilointiaineita tulee välttää.
(2) Voidaan valita muita metallisaippuastabilisaattoreita kuin Pb ja Cd, kuten kalsium-sinkkistabilisaattorit.
(3) Myrkyttömät orgaaniset tinastabilisaattorit voidaan valita.
(4) Orgaaniset antimoni- ja harvinaisten maametallien stabilointiaineet voidaan valita.
(5) Lisästabilointiaineissa voidaan valita myrkyttömät epoksistabilisaattorit.
Primaaristen stabilointiaineiden synergistinen vaikutus: PVC-formulaatiossa käytetään usein useita primäärisiä stabilisaattoreita yhdessä, koska eri primaarisilla stabilisaattoreilla on synergistinen vaikutus.
(1) Kolmiemäksisellä lyijysulfaatilla ja kaksiemäksisellä lyijyfosfiitilla on synergistinen vaikutus, ja niiden synergistinen suhde on 2:1 tai 1:1.
(2) Eri metallisaippuoilla on synergistinen vaikutus, ja metallisaippuoiden lämpöstabiilisuusjärjestys on seuraava: Cd, Zn > Pb > Ba, Ca.
(3) Metallisaippuoiden ja orgaanisten tinastabilointiaineiden välillä on synergistinen vaikutus, ja molempia käytetään usein yhdessä läpinäkyvissä formulaatioissa.
(4) Joillakin harvinaisten maametallien stabilointiaineilla on synergistinen vaikutus orgaanisen tinan kanssa, mikä vähentää kustannuksia korvattaessa orgaanista tinaa.
Ensisijaisten ja lisästabilisaattoreiden synergia:
(1) Metallisaippuat ja epoksi
(2) Metallisaippuat ja polyolit
(3) Metallisaippuat ja -diketonit
(4) Jotkut harvinaiset maametallit ja epoksi
(5) Metallisaippuat ja orgaaniset fosfaatit
Käytettäessä lämpöstabilisaattoreita yhdessä muiden lisäaineiden kanssa joillakin stabilisaattoreilla itsessään ei ole voiteluominaisuuksia, kuten lyijysuolat, orgaaninen tina, orgaaninen antimoni ja harvinaiset maametallit, joten voiteluaineet on lisättävä formulaatioon erikseen. Joillakin stabilointiaineilla itsessään on voiteluominaisuuksia, kuten metallisaippuat, joten voiteluaineita voidaan jättää pois tai niitä voidaan vähentää koostumuksesta.
Rikkipitoisia orgaanisia tinastabilisaattoreita ja orgaanisia antimonistabilisaattoreita ei tule käyttää yhdessä Pb- ja Cd-pitoisten stabilointiaineiden kanssa, koska ne aiheuttavat yhdessä käytettynä rikkikontaminaatiota.
Antioksidantit
PVC-tuotteiden antioksidantit hapettuvat käsittelyn ja käytön aikana lämmön ja ultraviolettivalon vaikutuksesta, mikä liittyy vapaiden radikaalien tuotantoon.
Ensisijaisten antioksidanttien päätehtävä on ketjun katkaiseminen tai vapaiden radikaalien poistaminen. Niiden päätehtävä on yhdistyä vapaiden radikaalien kanssa stabiilien yhdisteiden muodostamiseksi, mikä lopettaa ketjureaktiot.
Pääasiallinen PVC:ssä käytetty antioksidantti on bisfenoli A. Mukana on myös hapettumisenestoaineita tai vetyperoksidin hajottajia, kuten trifenyylifosfaattia ja bentsoyylifenyyli-iso-oktyylifosfaattia. Ensisijaisten ja apuantioksidanttien yhteiskäytöllä voi olla synergistinen vaikutus.
Ultraviolettisäteilyn absorboijat
Ulkona käytettävät PVC-tuotteet ovat herkkiä ultraviolettisäteilylle herkällä aallonpituusalueella, mikä aiheuttaa PVC-molekyylien virittymisen tai kemiallisten sidosten katkeamisen, mikä johtaa vapaiden radikaalien ketjureaktioiden syntymiseen ja edistää PVC:n hajoamista ja ikääntymistä. UV-kestävyyden parantamiseksi lisätään usein UV-absorboijia.
Yleisesti käytettyjä PVC:n UV-absorboijia ovat triatsiini-5, UV-9, UV-326, TBS, BAD ja OBS. Triatsiinilla-5 on paras vaikutus, mutta se antaa kalvolle hieman keltaista väriä. Pienen määrän ftalosyaniinisinistä lisääminen voi parantaa tätä.
PVC-maatalouskalvoissa UV-{{0}} käytetään yleisesti, ja tyypillinen käyttö on 0,2-0,5 osaa. TBS, BAD ja OBS, jotka ovat salisyylihappojohdannaisia, vaikuttavat lievästi ja yhdessä antioksidanttien kanssa käytettynä ne tarjoavat hyvän ikääntymiskestävyyden.
Peittämättömien tuotteiden säänkestävyyttä voidaan yleensä parantaa lisäämällä peittävää titaanidioksidia. Jos UV-absorboijia kuitenkin lisätään tällä hetkellä, tarvitaan suuri määrä, mikä ei välttämättä ole kustannustehokasta.