Ổn định nhiệt là gì?
Khi PVC được gia nhiệt đến nhiệt độ 170-210ºC, các nguyên tử Clo và Hydro trong các phân tử bị thoát ra và sự giải phóng 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. Biểu hiện rõ ràng của hiện tượng này chính là sự biến đổi về màu sắc. Quá trình này bắt đầu phản ứng ở nhiệt độ 100ºC. Dần dần màu nâu sẽ xuất hiện khi nhiệt độ lên đến 200ºC.
Phân Loại
Theo cấu trúc hóa học, chất ổn định nhiệt có thể được chia thành muối chì, muối kim loại hỗn hợp, organotin và chất ổn định nhiệt đặc biệt.
+ Muối chì: một trong những ứng dụng sớm nhất của chất ổn định nhiệt. Nó có tính ổn định nhiệt lâu dài, chống thời tiết và cách điện tuyệt vời, nhưng nó ảnh hưởng đến độ trong của sản phẩm, độc hại, có đặc tính tạo màu ban đầu, dễ bị sunfua, khả năng tương thích và phân tán kém với polyvinyl clorua. Muối chì không bôi trơn, nên được sử dụng kết hợp với chất bôi trơn xà phòng kim loại. Muối chì được sử dụng trong sản xuất tấm PVC mờ, ống, dây và cáp.
+ Muối kim loại hợp chất: loại ổn định nhiệt phổ biến nhất. Nó thường được bán dưới dạng chất lỏng, bột hoặc vảy. Các loại thường được sử dụng là bari-cadmium, bari-canxi-kẽm, bari-kẽm, canxi-kẽm và canxi-magiê-kẽm. Các chất ổn định nhiệt như vậy thường được sử dụng kết hợp với các chất bổ trợ hữu cơ (như phốt pho, hợp chất epoxy, polyol và chất chống oxy hóa phenolic) để tạo thành một chất ổn định nhiệt phức tạp đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và ứng dụng sản phẩm khác nhau.
+ Organotin: Những chất ổn định nhiệt này chủ yếu được sử dụng trong các sản phẩm polyvinyl clorua mềm khác nhau đòi hỏi độ trong suốt. Các loại thường được sử dụng là este maleate, thiolates và carboxylate. Trong số đó, di-n-octyltin maleate, S, S’-bis (isooctyl thioglycolate) di-n-octyltin có thể được sử dụng như một chất ổn định không độc hại cho các vật liệu đóng gói thực phẩm và dược phẩm
+ Chất ổn định nhiệt đặc biệt: dùng để chỉ một số hợp chất hữu cơ tinh khiết có tác dụng cụ thể, chẳng hạn như α-phenyl hydrazine, amino crotonate được sử dụng trong polyvinyl clorua trùng hợp kiềm, vật liệu sàn polyvinyl clorua chứa Pentaerythritol hoặc dicyandiamide.
Ưu, nhược điểm của ổn định nhiệt chì
Ổn định nhiệt chì là chất ổn định nhiệt cho PVC lâu đời nhất, Chúng phản ứng với HCl giải phóng ra tạo thành chì clorua
Hình dạng: Dạng bột, vảy, trứng cá hoặc dạng lỏng (có mùi)
Ổn định nhiệt chì có tính ổn định tốt, chống thời tiết và cách điện tuyệt vời nhưng ảnh hưởng đến độ trong của sản phẩm, độc hại, dễ bị sulfur và khả năng tương hợp, phân tán với PVC kém. Muối chì không bôi trơn nên khi sử dụng cần kết hợp với chất bôi trơn.
+ Ưu điểm:
- Ổn định nhiệt tốt, dễ chảy hơn Ca/Zn
- Không mùi (dạng lỏng có mùi dung môi)
- Không ảnh hưởng đến các chỉ số chảy của PVC
- Phù hợp với các sản phẩm sáng màu
+ Nhược điểm:
- Gây độc hại đối với con người.
- Không dùng được với các chất màu nhóm sulfur
Các chất ổn định chì chủ yếu là dẫn xuất của chì oxit, PbO. Chì oxit có ưu điểm trong các ứng dụng cách điện vì 4 lý do:
– PbO là chất làm sạch HCl vì tính bazơ của nó và vì kích thước hạt cực tốt.
– PbO là bazơ yếu, không tạo phản ứng dehydrohalogen hoá PVC.
– Sản phẩm của phản ứng giữa HCl và PbO – PbCl2 không là acid mạnh và cũng không là xúc tác của phản ứng dehydrohalogen hoá PVC.
– PbCl2 là một trong số ít chloride kim loại không tan trong nước và không có khả năng bị ion hoá. Do vậy nó không làm giảm tính cách điện khi gặp nhiệt, hơi ẩm, lão hoá.
4. Ứng dụng
Ổn định nhiệt chì được sử dụng rộng rãi cho cả PVC mền và PVC cứng. Ứng dụng trong sản xuất ống và phụ kiện, cửa PVC, tấm sàn, cáp điện, gioăng,….
