Hőstabilizátorok
A hőstabilizátoroknak meg kell akadályozniuk vagy enyhíteniük kell a PVC gyanta bomlását. A készítményben a hőstabilizátor fajták kiválasztása általában a termék követelményeitől függ. Például:
Az ólomsó stabilizátorokat főként merev termékekben használják. Az ólomsó stabilizátorok jó hőstabilitással, kiváló elektromos tulajdonságokkal és alacsony költséggel rendelkeznek. Azonban erősen mérgezőek, hajlamosak a termékek szennyezésére, és csak átlátszatlan termékeket tudnak előállítani.
Az elmúlt években nagy számban jelentek meg kompozit stabilizátorok, ami az egykomponensű stabilizátorok lecserélésének kockázatát jelenti. A kompozit stabilizátorok jellemzői közé tartozik az erős specializáció, a minimális szennyezés és az egyszerűsített feldolgozás a gyártó vállalatok számára. Az egységes szabványok hiánya miatt azonban jelentősek a különbségek a különböző gyártók kompozit stabilizátorai között.
A bárium-kadmium stabilizátorok jó teljesítményű hőstabilizátorok. Széles körben használják PVC mezőgazdasági fóliákban. Jellemzően bárium-kadmium-cinket és szerves foszfátokat használnak antioxidánsokkal kombinálva.
A kalcium-cink stabilizátorok nem mérgező stabilizátorokként szolgálhatnak élelmiszer-csomagolásokban, orvosi eszközökben és gyógyszercsomagolásokban. Stabilitásuk azonban viszonylag alacsony, és nagy mennyiségben történő használat esetén csökken az átlátszóság, és hajlamosak a fagyásra.
Az organotin stabilizátorok jó teljesítményűek, és egyaránt alkalmasak PVC merev és átlátszó termékekhez. Az oktiltin különösen a nem mérgező csomagolótermékek nélkülözhetetlen stabilizátorává vált, bár magasabb áron.
Az epoxi stabilizátorokat általában kiegészítő stabilizátorként használják. Bárium-kadmium és kalcium-cink stabilizátorokkal együtt alkalmazva javíthatják a fény- és hőstabilitást. Azonban hajlamosak a migrációra. Egyéb segédstabilizátorok közé tartoznak a poliolok és a szerves foszfátok.
Az utóbbi években megjelentek a ritkaföldfém stabilizátorok és a hidrotalcit alapú stabilizátorok is. A ritkaföldfém stabilizátorokat kiváló feldolgozási teljesítmény jellemzi, míg a hidrotalcit nem mérgező stabilizátor.
A termikus stabilizátor kiválasztásának elvei
A merev PVC összetételében, ha a lágyítószer-tartalom alacsony vagy hiányzik, a stabilizátor mennyiségét ennek megfelelően növelni kell a jó stabilitás elérése érdekében.
(1) Az átlátszatlan, merev termékek általában hárombázisú ólom-szulfátot és kétbázisú ólom-foszfitot használnak, amelyek 2:1 vagy 1:1 arányú együttes alkalmazásuk esetén szinergikus hatást fejtenek ki, összesen 3–5 rész hozzáadásával. Alternatív megoldásként manapság gyakran használnak kompozit ólomstabilizátorokat.
(2) Átlátszó merev termékekhez nem használnak ólomsókat. Ehelyett a Pb-n és a Ca-n kívül más fémszappan-stabilizátorokat, valamint szerves ónt, szerves antimont és ritkaföldfém-stabilizátorokat választanak. A fémszappan stabilizátorokat 3-4 rész, míg a szerves ón stabilizátorokat 1-1,5 rész mennyiségben adják hozzá.
A lágy PVC és PVC paszta termékek esetében a lágyítószer-tartalom magas, és a feldolgozási hőmérséklet alacsony, így a stabilizátor mennyisége megfelelően csökkenthető.
(1) Az átlátszatlan, rugalmas termékek általában ólomsókat (1-2 rész) használnak fémszappannal (1-2 rész) kombinálva.
(2) A félig átlátszó hajlékony termékek általában több fémszappant használnak együtt, 2–3 rész hozzáadásával.
(3) Az átlátszó rugalmas termékek általában szerves ónt (0,5–1 rész) használnak fémszappannal (1–2 rész) kombinálva. Alternatív megoldásként szerves antimon és ritkaföldfém stabilizátorok helyettesíthetik a szerves ónt.
A nem mérgező PVC készítményekben a hőstabilizátorok kiválasztása:
(1) Az ólomsó stabilizátorokat kerülni kell.
(2) A Pb-n és Cd-n kívül más fémszappan-stabilizátorok, például kalcium-cink stabilizátorok is választhatók.
(3) Nem mérgező szerves ónstabilizátorok választhatók.
(4) Szerves antimon és ritkaföldfém stabilizátorok választhatók.
(5) A segédstabilizátorokban nem mérgező epoxi stabilizátorok választhatók.
Az elsődleges stabilizátorok szinergikus hatása: Egy PVC készítményben gyakran több elsődleges stabilizátort is együtt alkalmaznak, mivel a különböző elsődleges stabilizátorok szinergikus hatást fejtenek ki.
(1) A hárombázisú ólom-szulfát és a kétbázisú ólom-foszfit szinergetikus hatást fejt ki, 2:1 vagy 1:1 szinergikus arányban.
(2) A különböző fémszappanok szinergikus hatást fejtenek ki, a fémszappanok hőstabilitási sorrendje a következő: Cd, Zn > Pb > Ba, Ca.
(3) A fémszappanok és a szerves ónstabilizátorok szinergikus hatást fejtenek ki, és mindkettőt gyakran együtt használják átlátszó készítményekben.
(4) Egyes ritkaföldfém-stabilizátorok szinergikus hatást fejtenek ki a szerves ónnal, csökkentve a költségeket a szerves ón helyettesítésekor.
Szinergia az elsődleges és a kiegészítő stabilizátorok között:
(1) Fémszappanok és epoxi
(2) Fémszappanok és poliolok
(3) Fémszappanok és -diketonok
(4) Néhány ritkaföldfém és epoxi
(5) Fémszappanok és szerves foszfátok
Ha hőstabilizátorokat más adalékanyagokkal együtt használnak, bizonyos stabilizátorok maguk nem rendelkeznek kenő tulajdonságokkal, például ólomsók, szerves ón, szerves antimon és ritkaföldfémek, ezért a kenőanyagokat külön kell hozzáadni a készítményhez. Egyes stabilizátorok maguk is kenő tulajdonságokkal rendelkeznek, például a fémszappanok, így a kenőanyagok elhagyhatók vagy csökkenthetők a készítményben.
Kéntartalmú szerves ón stabilizátorok és szerves antimon stabilizátorok nem használhatók Pb- és Cd-tartalmú stabilizátorokkal együtt, mivel együtt alkalmazva kénszennyezést okoznak.
Antioxidánsok
A PVC-termékekben található antioxidánsok a feldolgozás és használat során a hő és az ultraibolya fény hatására oxidáción mennek keresztül, ami a szabad gyökök képződésével kapcsolatos.
Az elsődleges antioxidánsok fő funkciója a láncbontás vagy a szabadgyök-megkötés. Fő funkciójuk, hogy a szabad gyökökkel kombinálva stabil vegyületeket képezzenek, leállítva a láncreakciókat.
A PVC-hez használt fő antioxidáns a biszfenol A. Vannak kiegészítő antioxidánsok vagy hidrogén-peroxid-bontó anyagok is, például trifenil-foszfát és benzoilfenil-izooktil-foszfát. Az elsődleges és kiegészítő antioxidánsok együttes alkalmazása szinergikus hatást fejthet ki.
Ultraibolya elnyelők
A szabadban használt PVC-termékek érzékenyek az érzékeny hullámhossz-tartományon belüli ultraibolya sugárzásra, ami a PVC-molekulák gerjesztését vagy kémiai kötések felbomlását okozza, ami szabad gyökös láncreakciókat eredményez, és elősegíti a PVC lebomlását és öregedését. Az UV-ellenállás javítása érdekében gyakran UV-abszorbereket adnak hozzá.
A PVC-hez általában használt UV-abszorberek közé tartozik a triazin-5, az UV-9, az UV-326, a TBS, a BAD és az OBS. A triazin-5 rendelkezik a legjobb hatással, de enyhén sárga színt kölcsönöz a filmnek. Kis mennyiségű ftalocianin kék hozzáadása javíthatja ezt.
A PVC mezőgazdasági fóliákban általában az UV{{0}}-t használják, jellemzően 0,2-0,5 rész. A TBS, a BAD és az OBS, amelyek szalicilsav származékok, enyhe hatásúak, és antioxidánsokkal kombinálva jó öregedésállóságot biztosítanak.
Az átlátszatlan termékek esetében az időjárásállóság általában javítható maszkoló titán-dioxid hozzáadásával. Ha azonban ilyenkor UV-elnyelőket adunk hozzá, akkor nagy mennyiségre van szükség, ami nem biztos, hogy költséghatékony.