Почему кальций-цинк заменяет свинец в современных стабилизаторах ПВХ?

Эволюция термозащиты в полимерной промышленности

Стабилизатор ПВХ играет решающую роль в обеспечении долговременной структурной целостности ПВХ при высокотемпературной обработке. Поливинилхлоридная смола по своей природе чувствительна к теплу и начинает значительно деградировать при температурах от 120°C до 130°C. Однако обработка ПВХ обычно проводится при температурах от 160°C до 220°C. Поэтому в отсутствие эффективного стабилизатора ПВХ смола быстро разрушается из-за реакций деградации, таких как дегидрохлорирование. При дегидрохлорировании образующийся газообразный хлористый водород (HCl) чрезвычайно агрессивен. Этот газообразный HCl, в свою очередь, может вызвать автокаталитическую реакцию «молнии» в ПВХ. Различные формы деградации, описанные выше, могут привести к ряду критических отказов:

Сильное изменение цвета, варьирующееся от бесцветного до бледно-желтого, и в конечном итоге до полного почернения. Быстрое ухудшение физических и механических свойств, приводящее к хрупкости изделия. Коррозия машин и оборудования из-за выделения кислых паров. Образование сопряженных полиеновых последовательностей снижает эстетическую и структурную ценность материала.

При выборе стабилизатора ПВХ необходимо учитывать технологию обработки и требования, предъявляемые к конечному продукту. Интеам предлагает широкий ассортимент продукты которые вмешиваются в циклы разложения ПВХ, нейтрализуя HCl, а также удаляя нестабильные атомы хлора.

Классификация высокоэффективных типов стабилизаторов ПВХ

Представленные на мировом рынке стабилизаторы ПВХ разработаны для оптимального удовлетворения конкретных потребностей и по оптимальной цене. Эти системы могут быть как однокомпонентными, так и однокомпонентными, состоящими из одной добавки, или же представлять собой однокомпонентные композитные системы.

Стабилизаторы на основе солей свинца: Это наиболее типичные материалы для термической и электрической стабилизации благодаря их высокой термостойкости и превосходным электроизоляционным свойствам. К сожалению, они токсичны.

Стабилизатор кальция и цинка: Нетоксичная, экологически чистая альтернатива другим стабилизаторам, использование которых все чаще становится обязательным в продуктах, контактирующих с пищевыми продуктами, а также в медицинских целях.

Оловоорганические стабилизаторы: Высокоэффективные системы стабилизации, прозрачный внешний вид, высокая термостойкость, что делает его пригодным для применения в высококачественной упаковке.

Жидкие композитные системы: Наши жидкие композитные системы обладают дисперсией на молекулярном уровне и наилучшей совместимостью со смолами по сравнению со всеми нашими твердыми порошковыми формами.

Вспомогательные стабилизаторы: Это чистые органические соединения, которые действуют как присадки к смазочным маслам, такие как фосфиты, эпоксидные соединения и т. д., создавая синергетический эффект с основными металлическими мылами.

Факторы, обуславливающие снижение популярности систем стабилизации свинца в ПВХ.

Хотя стабилизатор свинца для ПВХ на протяжении многих десятилетий был «отраслевым стандартом», его доля в мировом использовании снизилась с примерно 60% в предыдущие годы до сегодняшнего дня. Поэтапный отказ от его использования обусловлен рядом технических и нормативных проблем, связанных с безопасностью и эксплуатационными характеристиками стабилизатора свинца для ПВХ.

При переработке свинца операторы и окружающая среда подвергаются воздействию токсичных тяжелых металлов. Хотя в ряде стран установлены правила использования свинца в продукции, такие как EN-71-3 для игрушек, медицинских изделий и пищевой упаковки, многие из них уже полностью запрещены или будут запрещены в будущем из-за токсичности. Соли свинца обладают низкой прозрачностью и легко загрязняются сульфидами. Это приводит к нежелательному окрашиванию конечного продукта. На производственных площадках по всему миру пыль, выделяющаяся при использовании твердых порошковых стабилизаторов, может вызывать отравление тяжелыми металлами. Таким образом, необходимы беспыльные альтернативы.
Компания Inteam разрабатывает высокоэффективные системные компоненты, которые обладают теми же долговременными тепловыми характеристиками, что и свинец, но при этом не представляют опасности для здоровья, связанной со свинцом.

Усовершенствованные механизмы стабилизации в технологии кальций-цинковых стабилизаторов

Последние события в стабилизаторы кальция и цинка Смазочные масла обладают многоуровневой структурой действия, описываемой механизмом Фрая-Хорста, что значительно превосходит действие однокомпонентных присадок.

Металлическое мыло действует как комплексная добавка в нескольких формах, защищая полимерные цепи от разложения. Основная функция цинкового мыла заключается в замещении нестабильных атомов аллилхлорида в цепи ПВХ, предотвращая тем самым преждевременное разрушение. Кальциевое мыло в составе добавки нейтрализует выделяющийся HCl и реактивирует цинковое мыло с хлоридами металлов в отработанном масле, предотвращая тем самым образование хлорида цинка. Система предотвращает «цинковое обгорание» — внезапный, злокачественный отказ, вызванный большим количеством накопленного хлорида цинка, который действует как очень мощный катализатор. Вспомогательные стабилизаторы, такие как β-дикетоны (например, стеароилбензоилметан), добавляются для уменьшения преждевременного изменения цвета и повышения термостойкости в конце срока службы.

Исследования показали, что хорошо разработанные системы защиты от коррозии на основе кальция и цинка обеспечивают подходящее соотношение производительности и цены для использования на жестких трубах, листах и ​​кабелях.

Функциональное превосходство жидких композитных систем

Жидкие стабилизаторы ПВХ обеспечивают преимущества при обработке изделий из ПВХ по сравнению с традиционными твердыми порошками. Жидкие композитные материалы на основе ПВХ, такие как Inteam CZ-001 и CZ-002, обладают более высокой стабильностью и прозрачностью благодаря следующим факторам.

Молекулярная дисперсия в самой смоле предотвращает отклонение света из-за межфазного преломления и обеспечивает равномерную защиту. Самосмазывающиеся свойства этих смол также предотвращают разрушение расплава и обеспечивают хорошую текучесть при экструзии и каландрировании. В отличие от наполнителей, эти смолы не вызывают пылеотравления, что облегчает их обработку, точное дозирование и равномерное смешивание. Высокая совместимость с пластификаторами делает их пригодными для твердых, непрозрачных изделий, а также для мягких, прозрачных продуктов и пластифицированных паст.

Внутри команды мы уделяем особое внимание стабильности высокой вязкости этих новых жидких составов, чтобы предотвратить их осаждение или «наслаивание» на поверхности конечного продукта.

Вывод

Переход от традиционного ПВХ, стабилизированного свинцом, к экологически чистой технологии стабилизации кальцием и цинком является важнейшим инструментом развития для производителей, стремящихся оставаться конкурентоспособными на мировом рынке, одновременно производя продукцию высочайшего качества. Эти добавки для ПВХ доступны с использованием инновационных механизмов, таких как метод Фрая-Хорста, а также в виде жидких композитных форм, обеспечивающих высокую прозрачность, очень высокую термическую и механическую стабильность. Компания Inteam, как ведущий поставщик добавок для ПВХ, стремится содействовать устойчивому развитию мирового рынка пластмассовых материалов в соответствии с системой управления качеством ISO9001:2015.

Часто задаваемые вопросы

В: Какие основные типы стабилизаторов ПВХ используются в пищевой упаковке?

А: Для применений с высокими требованиями к гигиене используются нетоксичные стабилизаторы из группы соединений кальция, цинка или олова. Эти продукты не содержат тяжелых металлов, обладают превосходной прозрачностью и насыщенностью цвета, и в то же время безвредны для человека.

В: Как стабилизатор ПВХ предотвращает реакцию типа «молния» в процессе обработки?

А: Высококачественный стабилизатор ПВХ улавливает и нейтрализует газообразный хлористый водород (HCl) сразу после его выделения в процессе дегидрохлорирования. Удаляя из реакционной смеси компонент, выступающий в качестве катализатора дальнейшего разложения, и вытесняя ненасыщенные атомы хлора из цепи ПВХ, стабилизатор препятствует так называемому автокаталитическому механизму реакции и, таким образом, предотвращает обесцвечивание и хрупкость ПВХ.

В: Почему для прозрачных пленок предпочтительнее использовать жидкий кальций-цинковый стабилизатор, а не твердый порошок?

А: Жидкие системы обеспечивают наилучшую дисперсию на молекулярном уровне в ПВХ-смоле. Это приводит к наилучшей прозрачности благодаря минимальному преломлению света по сравнению с твердыми порошками. Кроме того, жидкие стабилизаторы Inteam, такие как CZ-001, легко смешиваются и не вызывают пылеотравления, в отличие от твердых солей тяжелых металлов.

В: Могут ли добавки Inteam улучшить механические свойства жестких ПВХ-труб?

А: Да, компания Inteam предлагает комплексные решения, в которых стабилизатор ПВХ используется в сочетании с упрочняющими добавками и технологическими добавками ACR. Комбинация этих компонентов обеспечивает увеличение ударной вязкости на 5 процентных пунктов, а термическая усадка по длине снижается с -1,8 % до -1,6 %. Таким образом, повышается стабильность размеров.

В: Разрешен ли традиционный свинцовый стабилизатор для ПВХ-труб на всех строительных проектах по всему миру?

А: В настоящее время основное внимание уделяется изменению нормативных требований. Во многих странах мира уже запрещено использование ПВХ со свинцом в качестве стабилизатора в таких изделиях, как строительные материалы, игрушки и медицинские изделия, из-за их токсичности. Большинство производителей в настоящее время используют бессвинцовые стабилизаторы для ПВХ по экологическим соображениям. Таким образом, они соответствуют требованиям международного стандарта EN-71-3 для безопасных игрушек.