CHẤT ỔN ĐỊNH NHIỆT PVC HỆ CANXI-KẼM (CA-ZN)
- Khi PVC được gia nhiệt đến nhiệt độ 170-180oC, các nguyên tử Clo và Hydro trong các phân tử bị thoát ra và sự phóng thích HCl là tất yếu. Khi quá trình phân rã diễn ra, cấu trúc phân tử PVC trở nên không ổn định nên càng đẩy nhanh tiến trình phóng thích loại bỏ HCl và phá hủy cấu trúc phân tử PVC. Vì nhựa PVC cần được gia nhiệt để làm mềm trong quá trình đùn/đúc nên việc ngăn ngừa sự thoát ra của HCl do nhiệt độ là cần thiết, nếu không sẽ dẫn đến hậu quả cấu trúc PVC bị phá hủy. Chất ổn định có tác dụng ngăn chặn sự thoát ra ban đầu của HCl từ PVC.
- Vì vậy, sử dụng chất ổn định (các hợp chất kim loại) là cần thiết để ngăn chặn các phản ứng phá hủy dây chuyền. Nó còn có thể tăng thêm cho PVC khả năng chống chọi với ánh sáng, thời tiết, lão hóa do nhiệt. Chất ổn định có ảnh hưởng đến các đặc tính vật lý cũng như chi phí sản xuất vật liệu. Nó luôn được cung cấp bó hẹp theo hình thức của ứng dụng – dạng hỗn hợp đặc chủng trong đó có các thành phần chính là xà phòng kim loại (metal shoaps), muối kim loại (metal salts) và các hợp chất hữu cơ kim loại. Việc lựa chọn chất ổn định nhiệt phụ thuộc vào một số yếu tố bao gồm các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm PVC, yêu cầu quy định cần tuân thủ và chi phí bỏ ra.
- Chất ổn định nhiệt trong công thức thường là kết hợp với các chất đồng ổn định như vật liệu hữu cơ nhóm cồn polyols hay esters epoxy hóa là những vật liệu cung cấp hiệu ứng hỗ trợ phụ thêm, đặc biệt trong trường hợp một số dạng chất ổn định, nó giúp tăng cường hiệu quả ổn định tổng thể. Mọi chất ổn định đều có ứng dụng điển hình, mặc dù một số loại khác nhau cũng có thể được sử dụng trong cùng một lĩnh vực ứng dụng.
- Hệ ổn định dựa trên các kim loại chì đang bị loại bỏ một cách tự nguyện trong phạm vi châu Âu theo các cam kết tự nguyện Vinyl 2010/VinylPlus của ngành sản xuất PVC. Nó đang được thay thế bởi Ca/Zn hoặc các chất ổn định hữu cơ canxi (Ca). Đa số các chất ổn định thiếc được sử dụng cho màng bao gói cứng, tấm lợp và tấm cứng trong suốt cho các ứng dụng trong xây dựng. Chất ổn định thiếc được sử dụng trong các ứng dụng nước sinh hoạt ở một số quốc gia nơi mà chì đã bị cấm từ nhiều năm.
- Các kim loại chính trong chất ổn định là chì (Pb), bari (Ba), canxi (Ca), và thiếc (Sn). Chúng được phân loại ra thành chất ổn định Pb, chất ổn định Ba-Zn, chất ổn định Ca-Zn, và chất ổn định Sn. Chất ổn định Ba-Zn và Ca-Zn được sử dụng như xà phòng kim loại ví dụ như stearates, trong khi chất ổn định Sn được sử dụng như thiếc hữu cơ (các hợp chất thiếc dialkyl). Ngoài xà phòng kim loại, chất ổn định Pb được sử dụng như sun-phát (sulphate) cơ bản, cacbonat cơ bản, hoặc phốt-phát (phosphate) cơ bản.
CHẤT ỔN ĐỊNH CANXI-KẼM (Ca-Zn)
- Việc sử dụng hệ chất ổn định canxi-kẽm đã trở nên phổ biến trong các ứng dụng PVC từ trên 25 năm qua.
- Những vật liệu này thường được tạo ra dựa trên các cacboxylat kim loại và đôi khi là kết hợp của các nguyên tố khác để tăng hiệu suất như nhôm hoặc magiê. Vì sự ổn định nhiệt trong một số ứng dụng có thể đòi hỏi một số nâng cao khi sử dụng canxi/kẽm, chất đồng ổn định hữu cơ cũng sẽ thường được thêm vào công thức này. Những vật liệu này gồm polyols, dầu đậu nành epoxy hóa, chất chống oxy hóa và các phốt-phít hữu cơ.
Đặc tính và ứng dụng
- Do đặc điểm của chất ổn định canxi/kẽm nên chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng PVC cứng và dẻo. Đây là loại hệ ổn định có thể cung cấp cho sản phẩm độ trong cao, tính chất cơ học và điện tốt, cảm quan tuyệt vời và khả năng chống chịu thời tiết ngoài trời tốt. Kết quả là chất ổn định canxi/kẽm đã được kết hợp trong một loạt các ứng dụng như trình bày tại Bảng 2. Nó bao gồm đồ chơi, các sản phẩm chăm sóc sức khỏe- chẳng hạn như túi đựng máu, lá kim loại mềm hoặc bán cứng tiện dụng để đóng gói thực phẩm, chai đựng nước uống, và cả đường ống nước sinh hoạt.
- Những tính năng được phát triển gần đây của chất ổn định canxi/kẽm làm cho nó có thể là phương án kỹ thuật thay thế tiềm năng cho hầu hết các hệ ổn định khác, bao gồm chì và bari/kẽm. Kết quả là ngành nhựa PVC châu Âu cam kết dần dần loại bỏ ổn định nhiệt dựa trên hợp chất chì, công tác nghiên cứu phát triển đã được thực hiện đáng kể trên hệ ổn định mới cho các ứng dụng bao gồm cả bọc cáp, đường ống và các khung cửa sổ và nhiều trong số này đã được sử dụng thương mại trong nhiều năm. Những dạng mới hơn của chất ổn định canxi/kẽm nói chung là phức tạp hơn và đắt tiền hơn so với xà phòng truyền thống chủ yếu là do thành phần chính của các chất đồng ổn định đặc biệt để đáp ứng được những yêu cầu riêng của các ứng dụng. Tốc độ giới thiệu các hệ ổn định như vậy đã bị chậm lại do công tác đánh giá và cần được phê duyệt của nhà thẩm định. Cho đến nay, chất ổn định canxi/kẽm đã thực sự thâm nhập hoàn toàn trong ba lĩnh vực là đường ống nước sạch và dây cáp nhưng chưa hoàn tất đối với đường ống và nhựa định hình khác. Trong lĩnh vực lá kim loại dẻo nơi mà chất ổn định chính được sử dụng là xà phòng bari/kẽm việc thay thế bằng nguyên liệu canxi/kẽm cũng đang diễn ra mặc dù còn tồn tại những vấn đề kỹ thuật cần phải được khắc phục.
- Chất ổn định canxi/kẽm kết hợp với các chất đồng ổn định đã được kiểm nghiệm và được coi là có độc tính thấp hoặc không độc hại. Muối canxi/kẽm của bất kỳ các axit nào trong danh mục quy định về chất phụ gia của EU được chấp thuận cho sử dụng tiếp xúc thực phẩm, nhưng sự chấp thuận phụ thuộc vào các thành phần kết hợp các chất đồng ổn định trong hệ ổn định. Chất ổn định canxi/kẽm thể rắn phải đáp ứng các yêu cầu chung về thải bụi tại nơi làm việc mặc dù có nhiều loại chất ổn định không sinh bụi. Kẽm là một yếu tố cần thiết cho hoạt động và sức khỏe con người, nó đã là chủ đề của những cuộc đánh giá rủi ro khác nhau. Kết luận là không có nguy cơ đối với sức khỏe con người và môi trường phát sinh từ việc sử dụng kẽm stearat trong các chất ổn định nhiệt PVC.
