Chất ổn định nhiệt
Chất ổn định nhiệt phải ngăn ngừa hoặc làm giảm bớt sự phân hủy của nhựa PVC. Việc lựa chọn các loại chất ổn định nhiệt trong công thức thường phụ thuộc vào yêu cầu của sản phẩm. Ví dụ:
Chất ổn định muối chì chủ yếu được sử dụng trong các sản phẩm cứng. Chất ổn định muối chì có độ ổn định nhiệt tốt, tính chất điện tuyệt vời và giá thành thấp. Tuy nhiên, chúng có độc tính cao, dễ gây ô nhiễm cho sản phẩm và chỉ có thể tạo ra các sản phẩm không đục.
Trong những năm gần đây, chất ổn định hỗn hợp xuất hiện với số lượng lớn, có nguy cơ thay thế chất ổn định một thành phần. Đặc điểm của chất ổn định tổng hợp bao gồm chuyên môn hóa mạnh mẽ, ô nhiễm tối thiểu và xử lý đơn giản hóa cho các doanh nghiệp sản xuất. Tuy nhiên, do thiếu các tiêu chuẩn thống nhất nên có sự khác biệt đáng kể giữa các chất ổn định composite từ các nhà sản xuất khác nhau.
Chất ổn định bari-cadmium là loại chất ổn định nhiệt có hiệu suất tốt. Chúng được sử dụng rộng rãi trong màng nông nghiệp PVC. Thông thường, kẽm bari-cadmium và phốt phát hữu cơ được sử dụng kết hợp với chất chống oxy hóa.
Chất ổn định canxi-kẽm có thể đóng vai trò là chất ổn định không độc hại được sử dụng trong bao bì thực phẩm, thiết bị y tế và bao bì dược phẩm. Tuy nhiên, độ ổn định của chúng tương đối thấp và khi sử dụng với số lượng lớn, độ trong suốt sẽ giảm và dễ bị đóng băng.
Chất ổn định organotin có hiệu suất tốt và phù hợp cho cả sản phẩm cứng và trong suốt PVC. Đặc biệt, octyltin đã trở thành chất ổn định không thể thiếu cho các sản phẩm bao bì không độc hại dù giá thành cao hơn.
Chất ổn định Epoxy thường được sử dụng làm chất ổn định phụ trợ. Khi được sử dụng kết hợp với chất ổn định bari-cadmium và canxi-kẽm, chúng có thể cải thiện độ ổn định ánh sáng và nhiệt. Tuy nhiên, họ có xu hướng di cư. Các chất ổn định phụ trợ khác bao gồm polyol và phốt phát hữu cơ.
Trong những năm gần đây, chất ổn định đất hiếm và chất ổn định gốc hydrotalcite cũng đã xuất hiện. Chất ổn định đất hiếm được đặc trưng bởi hiệu suất xử lý tuyệt vời, trong khi hydrotalcite là chất ổn định không độc hại.
Nguyên tắc lựa chọn chất ổn định nhiệt
Trong công thức PVC cứng, khi hàm lượng chất hóa dẻo thấp hoặc không có, lượng chất ổn định phải được tăng lên tương ứng để đạt được độ ổn định tốt.
(1) Các sản phẩm cứng đục thường sử dụng chì sunfat bazơ và photphit chì hai bazơ, khi sử dụng cùng nhau theo tỷ lệ 2:1 hoặc 1:1, có tác dụng hiệp đồng, với tổng cộng từ 3 đến 5 phần. Ngoài ra, chất ổn định chì tổng hợp được sử dụng phổ biến hiện nay.
(2) Đối với các sản phẩm cứng trong suốt, không sử dụng muối chì. Thay vào đó, các chất ổn định xà phòng kim loại khác ngoài Pb và Ca, cũng như thiếc hữu cơ, antimon hữu cơ và chất ổn định đất hiếm thường được lựa chọn. Chất ổn định xà phòng kim loại được thêm vào với số lượng từ 3 đến 4 phần, trong khi chất ổn định thiếc hữu cơ được thêm vào với số lượng từ 1 đến 1,5 phần.
Đối với công thức sản phẩm dán PVC và PVC mềm, hàm lượng chất làm dẻo cao và nhiệt độ xử lý thấp nên có thể giảm lượng chất ổn định một cách thích hợp.
(1) Các sản phẩm dẻo mờ đục thường sử dụng muối chì (1 đến 2 phần) kết hợp với xà phòng kim loại (1 đến 2 phần).
(2) Các sản phẩm linh hoạt bán trong suốt thường sử dụng kết hợp nhiều loại xà phòng kim loại, cộng thêm từ 2 đến 3 phần.
(3) Các sản phẩm dẻo trong suốt thường sử dụng thiếc hữu cơ (0.5 đến 1 phần) kết hợp với xà phòng kim loại (1 đến 2 phần). Ngoài ra, chất ổn định antimon hữu cơ và đất hiếm có thể thay thế thiếc hữu cơ.
Trong công thức PVC không độc hại, việc lựa chọn chất ổn định nhiệt:
(1) Nên tránh chất ổn định muối chì.
(2) Có thể chọn chất ổn định xà phòng kim loại ngoài Pb và Cd, chẳng hạn như chất ổn định canxi-kẽm.
(3) Có thể chọn chất ổn định thiếc hữu cơ không độc hại.
(4) Có thể chọn chất ổn định antimon hữu cơ và đất hiếm.
(5) Có thể chọn chất ổn định epoxy không độc hại trong chất ổn định phụ.
Tác dụng hiệp đồng của các chất ổn định sơ cấp: Trong công thức PVC, một số chất ổn định sơ cấp thường được sử dụng cùng nhau vì các chất ổn định sơ cấp khác nhau có tác dụng hiệp đồng.
(1) Chì sunfat bazơ và photphit chì hai bazơ có tác dụng hiệp đồng, với tỷ lệ hiệp đồng là 2:1 hoặc 1:1.
(2) Các loại xà phòng kim loại khác nhau có tác dụng hiệp đồng, với thứ tự bền nhiệt của các loại xà phòng kim loại như sau: Cd, Zn > Pb > Ba, Ca.
(3) Có tác dụng hiệp đồng giữa xà phòng kim loại và chất ổn định thiếc hữu cơ và cả hai thường được sử dụng cùng nhau trong các công thức trong suốt.
(4) Một số chất ổn định đất hiếm có tác dụng hiệp đồng với thiếc hữu cơ, giảm chi phí khi thay thế thiếc hữu cơ.
Sự phối hợp giữa chất ổn định sơ cấp và phụ trợ:
(1) Xà phòng kim loại và epoxy
(2) Xà phòng kim loại và polyol
(3) Xà phòng kim loại và diketon
(4) Một số loại đất hiếm và epoxy
(5) Xà phòng kim loại và phốt phát hữu cơ
Khi sử dụng chất ổn định nhiệt kết hợp với các chất phụ gia khác, bản thân một số chất ổn định không có đặc tính bôi trơn như muối chì, thiếc hữu cơ, antimon hữu cơ và đất hiếm nên chất bôi trơn cần được bổ sung riêng trong công thức. Bản thân một số chất ổn định có đặc tính bôi trơn, chẳng hạn như xà phòng kim loại, do đó chất bôi trơn có thể bị loại bỏ hoặc giảm bớt trong công thức.
Không nên sử dụng chất ổn định thiếc hữu cơ chứa lưu huỳnh và chất ổn định antimon hữu cơ cùng với chất ổn định chứa Pb và Cd, vì chúng sẽ gây ô nhiễm lưu huỳnh khi sử dụng cùng nhau.
Chất chống oxy hóa
Chất chống oxy hóa trong các sản phẩm PVC trải qua quá trình oxy hóa trong quá trình xử lý và sử dụng do nhiệt và tia cực tím, có liên quan đến việc sản xuất các gốc tự do.
Chức năng chính của chất chống oxy hóa chính là chấm dứt chuỗi phá vỡ hoặc nhặt gốc tự do. Chức năng chính của chúng là kết hợp với các gốc tự do để tạo thành hợp chất ổn định, chấm dứt các phản ứng dây chuyền.
Chất chống oxy hóa chính được sử dụng cho PVC là bisphenol A. Ngoài ra còn có các chất chống oxy hóa phụ hoặc chất phân hủy hydro peroxide, chẳng hạn như triphenyl phosphate và benzoylphenyl isooctyl phosphate. Việc sử dụng kết hợp các chất chống oxy hóa sơ cấp và phụ trợ có thể tạo ra tác dụng hiệp đồng.
Chất hấp thụ tia cực tím
Các sản phẩm PVC được sử dụng ngoài trời rất nhạy cảm với bức xạ cực tím trong phạm vi bước sóng nhạy cảm, khiến các phân tử PVC bị kích thích hoặc liên kết hóa học bị phá vỡ, dẫn đến tạo ra các phản ứng dây chuyền gốc tự do và thúc đẩy quá trình phân hủy và lão hóa PVC. Để cải thiện khả năng chống tia cực tím, chất hấp thụ tia cực tím thường được thêm vào.
Các chất hấp thụ tia cực tím thường được sử dụng cho PVC bao gồm triazine-5, UV-9, UV-326, TBS, BAD và OBS. Triazine-5 có hiệu ứng tốt nhất nhưng nó tạo ra màu hơi vàng cho màng. Thêm một lượng nhỏ màu xanh phthalocyanine có thể cải thiện điều này.
Trong màng nông nghiệp PVC, UV{0}} thường được sử dụng, với mức sử dụng thông thường là từ 0,2 đến 0,5 phần. TBS, BAD và OBS là các dẫn xuất của axit salicylic, có tác dụng nhẹ và khi sử dụng kết hợp với chất chống oxy hóa sẽ mang lại khả năng chống lão hóa tốt.
Đối với các sản phẩm mờ đục, khả năng chống chịu thời tiết nói chung có thể được cải thiện bằng cách thêm lớp phủ titan dioxide. Tuy nhiên, nếu bổ sung chất hấp thụ tia cực tím vào thời điểm này thì cần một lượng lớn, điều này có thể không hiệu quả về mặt chi phí.