Estabilitzadors tèrmics
Els estabilitzadors tèrmics han d'evitar o alleujar la descomposició de la resina de PVC. La selecció de varietats d'estabilitzador tèrmic a la formulació depèn generalment dels requisits del producte. Per exemple:
Els estabilitzadors de sal de plom s'utilitzen principalment en productes rígids. Els estabilitzadors de sal de plom tenen una bona estabilitat tèrmica, excel·lents propietats elèctriques i un baix cost. No obstant això, són altament tòxics, propensos a contaminar productes i només poden produir productes opacs.
En els darrers anys, els estabilitzadors compostos han sorgit en gran nombre, amb el risc de substituir els estabilitzadors d'un sol component. Les característiques dels estabilitzadors compostos inclouen una forta especialització, una contaminació mínima i un processament simplificat per a les empreses de fabricació. Tanmateix, a causa de la manca d'estàndards unificats, les diferències entre estabilitzadors compostos de diversos fabricants són importants.
Els estabilitzadors de bari-cadmi són un tipus d'estabilitzador tèrmic amb un bon rendiment. S'utilitzen àmpliament en pel·lícules agrícoles de PVC. Normalment, el zinc bari-cadmi i els fosfats orgànics s'utilitzen en combinació amb antioxidants.
Els estabilitzadors de calci-zinc poden servir com a estabilitzadors no tòxics utilitzats en envasos d'aliments, dispositius mèdics i envasos farmacèutics. No obstant això, la seva estabilitat és relativament baixa i, quan s'utilitzen en grans quantitats, la transparència disminueix i són propensos a gelar.
Els estabilitzadors d'organotina tenen un bon rendiment i són adequats tant per a productes rígids com transparents de PVC. Especialment, l'octiltin s'ha convertit en un estabilitzador indispensable per als productes d'envasament no tòxics, encara que a un cost més elevat.
Els estabilitzadors epoxi s'utilitzen normalment com a estabilitzadors auxiliars. Quan s'utilitzen juntament amb estabilitzadors de bari-cadmi i calci-zinc, poden millorar l'estabilitat de la llum i la calor. No obstant això, són propensos a la migració. Altres estabilitzadors auxiliars inclouen poliols i fosfats orgànics.
En els darrers anys també han aparegut estabilitzadors de terres rares i estabilitzadors a base d'hidrotalcita. Els estabilitzadors de terres rares es caracteritzen per un excel·lent rendiment de processament, mentre que l'hidrotalcita és un estabilitzador no tòxic.
Principis de selecció d'estabilitzadors tèrmics
En la formulació de PVC rígid, quan el contingut de plastificant és baix o absent, la quantitat d'estabilitzador s'ha d'augmentar corresponentment per aconseguir una bona estabilitat.
(1) Els productes rígids opacs utilitzen habitualment sulfat de plom tribàsic i fosfit de plom dibàsic, amb un efecte sinèrgic quan s'utilitzen junts en una proporció de 2:1 o 1:1, amb una addició total de 3 a 5 parts. Alternativament, avui en dia s'utilitzen habitualment estabilitzadors de plom compost.
(2) Per a productes rígids transparents, no s'utilitzen sals de plom. En canvi, s'escullen habitualment estabilitzadors de sabó metàl·lic que no siguin Pb i Ca, així com estany orgànic, antimoni orgànic i estabilitzadors de terres rares. S'afegeixen estabilitzadors de sabó metàl·lic en quantitats de 3 a 4 parts, mentre que els estabilitzadors d'estany orgànics s'afegeixen en quantitats d'1 a 1,5 parts.
Per a les formulacions de productes de pasta de PVC i PVC suau, el contingut de plastificant és alt i la temperatura de processament és baixa, de manera que la quantitat d'estabilitzador es pot reduir adequadament.
(1) Els productes flexibles opacs utilitzen habitualment sals de plom (1 a 2 parts) en combinació amb sabó metàl·lic (1 a 2 parts).
(2) Els productes flexibles semitransparents utilitzen habitualment diversos sabons metàl·lics en combinació, amb una addició de 2 a 3 parts.
(3) Els productes flexibles transparents utilitzen habitualment llauna orgànica (0,5 a 1 part) en combinació amb sabó metàl·lic (1 a 2 parts). Alternativament, l'antimoni orgànic i els estabilitzadors de terres rares poden substituir l'estany orgànic.
En les formulacions de PVC no tòxiques, la selecció d'estabilitzadors tèrmics:
(1) S'han d'evitar els estabilitzadors de sal de plom.
(2) Es poden triar estabilitzadors de sabó metàl·lic diferents de Pb i Cd, com ara estabilitzadors de calci-zinc.
(3) Es poden triar estabilitzadors orgànics d'estany no tòxics.
(4) Es poden triar antimoni orgànic i estabilitzadors de terres rares.
(5) Es poden triar estabilitzadors epoxi no tòxics en estabilitzadors auxiliars.
L'efecte sinèrgic dels estabilitzadors primaris: en una formulació de PVC, sovint s'utilitzen diversos estabilitzadors primaris junts perquè diferents estabilitzadors primaris tenen un efecte sinèrgic.
(1) El sulfat de plom tribàsic i el fosfit de plom dibàsic tenen un efecte sinèrgic, amb una proporció sinèrgica de 2:1 o 1:1.
(2) Els diferents sabons metàl·lics tenen un efecte sinèrgic, amb l'ordre d'estabilitat tèrmica dels sabons metàl·lics de la següent manera: Cd, Zn > Pb > Ba, Ca.
(3) Hi ha un efecte sinèrgic entre els sabons metàl·lics i els estabilitzadors orgànics d'estany, i tots dos s'utilitzen sovint junts en formulacions transparents.
(4) Alguns estabilitzadors de terres rares tenen un efecte sinèrgic amb l'estany orgànic, reduint els costos en substituir l'estany orgànic.
Sinèrgia entre estabilitzadors primaris i auxiliars:
(1) Sabons metàl·lics i epoxi
(2) Sabons metàl·lics i poliols
(3) Sabons metàl·lics i -dicetones
(4) Algunes terres rares i epoxi
(5) Sabons metàl·lics i fosfats orgànics
Quan s'utilitzen estabilitzadors tèrmics juntament amb altres additius, alguns estabilitzadors no tenen propietats lubricants, com ara sals de plom, estany orgànic, antimoni orgànic i terres rares, de manera que cal afegir lubricants per separat a la formulació. Alguns estabilitzadors tenen propietats lubricants, com els sabons metàl·lics, de manera que els lubricants es poden ometre o reduir en la formulació.
Els estabilitzadors orgànics d'estany que contenen sofre i els estabilitzadors d'antimoni orgànic no s'han d'utilitzar conjuntament amb estabilitzadors que contenen Pb i Cd, ja que provocaran contaminació per sofre quan s'utilitzen junts.
Antioxidants
Els antioxidants dels productes de PVC s'oxiden durant el processament i l'ús a causa de la calor i la llum ultraviolada, que està relacionada amb la producció de radicals lliures.
La funció principal dels antioxidants primaris és la terminació del trencament de la cadena o l'eliminació de radicals lliures. La seva funció principal és combinar-se amb radicals lliures per formar compostos estables, acabant les reaccions en cadena.
El principal antioxidant utilitzat per al PVC és el bisfenol A. També hi ha antioxidants auxiliars o descomponedors de peròxid d'hidrogen, com el fosfat de trifenil i el fosfat de benzoilfenil isooctil. L'ús combinat d'antioxidants primaris i auxiliars pot exercir un efecte sinèrgic.
Absorbents ultraviolats
Els productes de PVC utilitzats a l'aire lliure són sensibles a la radiació ultraviolada dins del rang de longituds d'ona sensibles, fent que les molècules de PVC s'excitin o es trenquin enllaços químics, donant lloc a la generació de reaccions en cadena de radicals lliures i afavorint la degradació i l'envelliment del PVC. Per millorar la resistència UV, sovint s'afegeixen absorbents UV.
Els absorbents UV que s'utilitzen habitualment per al PVC inclouen triazina-5, UV-9, UV-326, TBS, BAD i OBS. La triazina-5 té el millor efecte, però confereix un lleuger color groc a la pel·lícula. Afegir una petita quantitat de blau de ftalocianina pot millorar-ho.
A les pel·lícules agrícoles de PVC, la UV{{0}} s'utilitza habitualment, amb un ús típic de 0,2 a 0,5 parts. TBS, BAD i OBS, que són derivats de l'àcid salicílic, tenen efectes suaus i, quan s'utilitzen en combinació amb antioxidants, proporcionen una bona resistència a l'envelliment.
Per als productes opacs, la resistència a la intempèrie es pot millorar generalment afegint diòxid de titani d'emmascarament. Tanmateix, si s'afegeixen absorbents UV en aquest moment, es necessita una gran quantitat, cosa que pot ser que no sigui rendible.