پلی وینیل کلراید (pvc) یک پلاستیک معمول کالا است و تولید آن پس از پلی اتیلن و پلی پروپیلن سومین محصول بزرگ است. (یوشیوکا و همکاران ، 2008)
این مقرون به صرفه، بسیار متنوع است و در بسیاری از مصارف ساختمانی به عنوان لوله های آب، فاضلاب، زهکشی و انواع پروفیل های اکسترود شده استفاده می شود. هزاران ماده سفت و سخت، نیمه انعطاف پذیر و انعطاف پذیر (پلاستیکی) بر اساس PVC عملاً در تمام حوزه های اقتصاد جهان مورد استفاده قرار می گیرند و برای مدت زمان طولانی باقی خواهند ماند.
از تخمین های حجم، تولید جهانی پی وی سی از چند صد میلیون پوند به حدود 44 میلیارد پوند در سال 2000 با توسعه کاربری ها و بازارهای جدید افزایش یافت. با این حال، شناخته شده است که PVC در دماهای بالا تخریب می شود، اسید کلریدریک (HCl) می دهد که به نوبه خود روند تخریب را تسریع می کند.
بسته به تعداد پیوندهای دوتایی مزدوج، زرد، نارنجی، قرمز، قهوه ای و در نهایت سیاه می شود. جدا شدن HCl از ستون فقرات پلیمر بر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی پلیمر تأثیر می گذارد.
تا زمان کشف پایدار کننده های حرارتی، پی وی سی از نظر صنعتی یک پلیمر بسیار مفیدی نبوده است، زیرا بدون تخریب در دمای بالا نمی توان آن را برای محصولات مفید پردازش کرد. پیشرفت های کوانتومی در ماشین آلات قالب گیری اکستروژن و تزریق و طراحی قالب اکستروژن، همراه با پیشرفت های قابل توجه در پایدار کننده های حرارتی و تکنولوژی روان کاری، همگی به افزایش تولید و استفاده از PVC کمک کرده اند.
بنابراین از پایدار کننده های حرارتی به طور گسترده برای حفاظت از محصولات وینیل در تمام مراحل با بهبود مقاومت محصولات PVC در دمای بالا استفاده می شود.
با توجه به افزایش مقدار پایدار کننده های حرارتی که به صنعت PVC وارد بازار می شوند، انتخاب و ارزیابی یک پایدار کننده حرارتی مناسب می تواند یک فرآیند دشوار باشد، عواملی را که باید هنگام انتخاب پایدار کننده های حرارتی برای PVC در نظر بگیرید با درک دقیق موارد زیر مرور کنید.
- نقش پایدار کننده های حرارتی در PVC
- انواع پایدار کننده های حرارتی برای ترکیبات وینیل
- رزین های وینیل
- رزین های اصلاح کننده
- نرم کننده ها
- پرکننده ها
- رنگدانه ها
- روان کننده ها تاثیر مواد تشکیل دهنده PVC در انتخاب پایدار کننده های حرارتی
نقش پایدار کننده های حرارتی PVC
پلی وینیل کلراید یکی از مهم ترین پلاستیک های تجاری است و ترکیبات آن از تنوع زیادی در کاربردها و روش های پردازش برخوردار هستند، اما پی وی سی در دمای پردازش از نظر حرارتی ناپایدار است.
مقدار و نوع انرژی ورودی به طور قابل توجهی در میان روش های مختلف تولید و کاربردهای نهایی استفاده از PVC متفاوت است. در حقیقت تخریب رزین در رآکتور پلیمریزاسیون شروع می شود. در شرایط ذخیره سازی می تواند از طریق اکسیداسیون، تشکیل کربونیل و … حتی قبل از استفاده ادامه یابد.
با گرم شدن PVC تا 170 درجه، هیدروژن و کلر از بین می روند. تجزیه شروع می شود و منجر به ترشح HCL (دهیدروکلریداسیون اتو کالیستی) می شود. مولکول های ناپایدار (ساختار آلیلیک کلر) ظاهر می شوند، که به نوبه خود باعث از بین رفتن HCL بعدی می شوند. و به همین ترتیب، این یک واکنش زنجیره ای است.
عواملی که باعث تخریب PVC می شوند
- چرخه مخلوط کردن (مخلوط خشک، بانبری، پخش کننده های سریع پلاستیول)
- پردازش (فشار دهنده، اکسترودر، قالب ساز)
- ساخت (مزین کردن، ترموفرمینگ، ورقه ورقه کردن)
- دوباره کار کردن ضایعات
- انرژی گرما و نور در معرض قرار گرفتن در فضای باز
- گرمای محیط استفاده از محصول (فضای داخلی خودکار، مجرای هوای گرم)
- گندزدایی اشعه گاما
بنابراین، پایدار کننده های حرارتی نقش اساسی در بهبود مقاومت ترکیبات PVC در برابر گرما یا دمای بالا دارند. هدف از پایدار کننده های حرارتی، محافظت از محصول وینیل در تمام مراحل است. پایدار کننده های حرارتی توسط موارد زیر از تخریب ترکیبات PVC جلوگیری می کنند:
- خنثی سازی کلرید هیروژن
- جایگزینی پیوندهای کربن- کد ضعیف شده
- جلوگیری از اکسیداسیون
امروزه، صنعت مرکب سازی هم چنین انتظار دارد که پایدار کننده های حرارتی PVC بسیاری از نیازهای خاص را در بالای پایدار کننده حرارتی پر کند.
تمام پایدار کننده های حرارتی PVC را که در بازار موجود است، در این جا مشاهده کنید.
این پایه داده مواد افزودنی پلیمری برای همه در دسترس است. شما می توانید با استفاده از پلیمر، سیستم یا برنامه، برنامه پیشنهادی، تبدیل بیش تر، تامین کننده مناسب، در دسترس بودن منطقه ای و موارد دیگر گزینه های خود را فیلتر کنید.
بیایید انواع پایدار کننده های حرارتی و معیارهای انتخاب پایدار کننده مناسب برای کاربردهای PVC را کشف کنیم.
انواع پایدار کننده های حرارتی برای ترکیبات وینیل
چندین گروه اساسی از پایدار کننده های حرارتی و نور در حال حاضر به صنعت وینیل ارائه می شود که شامل:
فلزات مخلوط
نمک های اسید آلی (مایع و جامد)، متشکل از هریک یا ترکیبی از باریم، کلسیم، کادمیوم و روی. به طور معمول، اسیدهای کربوکسیلیک آلیفاتیک زنجیره مستقیم، یا زنجیره شاخه C8 تا C18 استفاده می شود. اسیدهای معطر (آلکیل بنزئیک) که قبلا استفاده شد به دلیل نگرانی از سمیت، دیگر مورد پسند نیست.
ترکیبات ارگانوتین
خصوصیات فیزیکی و شیمیایی این پایدار کننده های حرارتی ارگانوتین صرفا به ماهیت گروه های شیمیایی مرتبط با اتم قلع بستگی دارد. مرکاپتیدهای ارگانوتین عملکرد حرارتی بسیار خوبی ارائه می دهند و بنابراین به عنوان کارآمدترین پایدار کننده های حرارتی استفاده می شوند. پایدار کننده های ارگانوتین با سایر مواد افزودنی مورد استفاده در PVC سازگاری دارند بنابراین چالش های پردازش را به حداقل می رسانند. مرکاپتیدهای ارگانوتین هم چنین در پردازش PVC پلاستیکی و صلب ماندگاری رنگ برجسته ای دارند.
نمک و صابون سرب (مایع و جامد)
پایدار کننده های حرارتی بر اساس نمک و صابون های سرب پایداری حرارتی طولانی مدت را ارائه می دهند. این پایدار کننده های حرارتی به عنوان یکی از مقرون به صرفه ترین نوع پایدار کننده ها برای PVC در نظر گرفته می شوند. ترکیبات PVC هنگام تثبیت با پایدار کننده های حرارتی سرب نشان می دهد:
- پایداری عالی در برابر حرارت و نور
- خصوصیات مکانیکی و الکتریکی استثنایی
- نمایش دامنه پردازش گسترده تری
جدا از این مزایا، پایدار کننده های حرارتی دارای محدودیت های مرتبط با آن ها نیز هستند. پایدار کننده های سرب هنگام استفاده در پنجره های PVC منجر به تغییر رنگ آن ها می شود. سرب بیش ترین خصوصیات الکتریکی را به دلیل عدم حل شدن کلریدهای سرب تشکیل شده در هنگام تثبیت ارائه می دهد. در حال حاضر، سرب برای جایگزینی احتمالی توسط سیستم های فلزی مخلوط خاص، در عایق سیم ثانویه و تزیینی تحت فشار است. با این حال، عایق اولیه هنوز به بهترین وجه توسط سرب تثبیت می شود.
ترکیبات مبتنی بر کلسیم یا روی
پایدار کننده های پایه کلسیم یا روی معمولا حاوی استئارات کلسیم و مقادیر کمی صابون روی مانند اکتوات روی هستند.
پایدار کننده های پایه کلسیم/ روی که برای کاربردهای PVC صلب استفاده می شوند، به طور کلی به صورت مایع/ پودر در دسترس هستند. چنین پایدار کننده های حررارتی ثبات رنگ را در هنگام پردازش PVC بهبود می بخشند و آن را در طول عمر مواد PVC حفظ می کنند.
انواع آلی و متفرقه
پایدار کننده های حرارتی آلی شامل فسفیت های آلکیل/ آریل، ترکیبات اپوکسی، بتادیکتون ها، آمینو کروتونات ها، ترکیبات هتروسیکلیک نیتروژن، ترکیبات ارگانیسم گوگرد (به عنوان مثال تیول های استر)، فنولیک های مانع شده و پلیول ها (پنتر اریتریتول ها) هستند. این نوع در حال حاضر به شدت در حال تحقیق هستند و انتظار می رود که استفاده از آن ها با هزینه پایدار کننده های فلزی رشد چشم گیری داشته باشد.
گروه کوچکی شامل نمک های کربوکسیلیک یا مرکاپتوستر آنتیموان، استرانسیم، پتاسیم.
ترکیبات وینیل قابل انعطاف پلاستیزول، اکسترود، قالب گیری و فشار دهنده اغلب با پایدار کننده های حرارتی Ca/Zn، Ba/Zn فلز مخلوط تثبیت می شوند.
سیستم های Ca/Zn بیش تر در برنامه هایی که نیاز به تایید USFDA برای تماس مستقیم یا غیرمستقیم غذا دارند استفاده می شود.
در آمریکای شمالی و جنوبی و مناطقی از خاور دور، ترکیبات سفت و سخت وینیل برای اکستروژن و قالب سازی اغلب با مرکاپتیدهای ارگانوتین تثبیت می شوند و سیستم های سرب یا فلز مخلوط برای این منظور در اروپا استفاده می شوند.
تاثیر مواد تشکیل دهنده PVC در انتخاب پایدار کننده های حرارتی
بهترین روش در بیش تر موارد، بررسی پایداری گرما و حفظ رنگ فرمولاسیون با و بدون این مواد افزودنی است. این کمک می کند تا میزان هرگونه مشکل بالقوه را از قبل تعیین کنید.
مواد وینیل که می تواند تاثیر بالقوه ای بر پایداری حرارتی PVC داشته باشند عبارت اند از:
- رزین های وینیل
- رزین های اصلاح کننده
- نرم کننده ها
- پرکننده ها
- رنگدانه ها
- روان کننده ها
- سایر مواد افزودنی
ما را در اینستاگرام دنبال کنید.
