استابلایزر پی وی سی چیست؟ + نمونه فرمولاسیون

پی وی سی برای پایداری در فرآیند و همچنین پایداری حرارتی هنگام کاربرد پی وی سی، به افزودنی پایدارکننده حرارتی نیاز دارد؛ پایدارکننده‌های حرارتی در صنعت معمولا با نام استابلایزر شناخته می‌شوند. این افزودنی در واقع مهم ترین افزودنی پی وی سی بوده که بدون آن تولید پی وی سی ممکن نخواهد بود. در این مقاله از سایت پلینو به بررسی دقیق استابلایزر پی وی سی خواهیم پرداخت.

استابلایزر پی وی سی چیست؟

استابلایزر پی وی سی ماده ای شیمیایی است که امکان فرآیند پذیری پی وی سی در دمای بالا ( عموما 180 تا 200 درجه سانتی گراد) را فراهم می‌کند.امروزه استابلایزر پی وی سی به دو نوع استابلایزر اولیه و ثانویه تقسیم بندی می‌شود. استابلایزر اولیه نقش اصلی در پایداری حرارتی را داشته و عمدتا شامل نمک‌های فلزی بوده و استابلایزر کمک یا استابلایزر ثانویه ترکیباتی بوده که نقش مکمل را دارند و به بهبود خواص حرارتی و برخی خواص دیگر کمک خواهند کرد.

ویژگی‌های عمده و مشخصات مهم استابلایزر پی وی سی ایده آل

بهداشتی بودن استابلایزر

برای کاربردهایی که در تماس مستقیم با انسان هستند. (مثل اسباب بازی، لوازم خانگی و...) و یا برای بسته بندی و نگهداری غذا استفاده می‌شوند. باید از استابلایزر بهداشتی استفاده کرد. استابلایزرهای دارای فلزات سنگینی چون سرب و کادمیم برای مصارف بهداشتی منع شده اند  و در این مورد باید از استابلایزر کلسیم/زینک، قلع و... استفاده نمود.

 

شفاف بودن استابلایزر

استابلایزر پایه سرب تنها در کاربردهای غیر شفاف ایده آل هستند. برای کاربرد شفاف استابلایزر باریم/زینک، باریم/کادمیم/زینک، قلع و در نهایت استابلایزر کلسیم/زینک توصیه می‌شود.

 

داشتن رنگ اولیه خوب

این خاصیت بخصوص در محصولاتی که در رنگ و ظاهر برای آنها مهم است اهمیت دارد.  هر چقدر یک پایدارکننده زود تر مکانیسم پایدارکنندگی را شروع کند، رنگ اولیه بهتری را ایجاد خواهد نمود. پایدار کننده مایع عموما به علت نقطه ذوب پایین تر و پخش بهتر، سریع تر در زنجیره پلیمر پی وی  سی قرار گرفته و رنگ اولیه خوبی را ایجاد می‌کنند.

 

پایدار دراز مدت 

این خاصیت بخصوص در مواردی که قطعه طی چند فرآیند تولید می‌شود از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین در برخی مواد قطعه طی فرآیندهای ثانویه تحت تنش حرارتی قرار گرفته و باید مقاومت خوبی داشته باشد. استابلایزرهایی که در جذب HCl  قوی هستند برای این مورد ترجیح داده می‌شوند.

 

فرآیند پذیری خوب

استابلایزرهای امروزه بیشتر به صورت وان-پک ساخته می‌شوند. در فرمولاسیون استابلایزر وان-پک از انواع روان کننده استفاده شده که فرآیند پذیری را بهبود دهند. استابلایزری که خاصیت روان کنندگی نداشته باشد، پایداری استاتیک خوبی داشته اما پایداری داینامیک آن می‌تواند کاهش یابد. امروزه استابلایزرهای سرب وان پک فرآیند پذیری خوب دارند، استابلایزرهای قلع نیاز به طراحی یک سیستم روان کننده کارآمد در فرمولاسیون داشته و فرآیند پذیری سایر استابلایزرها نیز بستگی به ماهیت شیمیایی و ترکیبات مورد استفاده در فرمولاسیون آنها دارد.

 

سازگاری با اجزای فرمولاسیون

یک استابلایزر باید بتواند به خوبی در زنجیره پی وی سی پخش شود و با پیوندهای فعال کلر واکنش دهد. استابلایزر سرب و قلع ذاتا قابلیت خوبی در این زمینه دارند سایر استابلایزرها به علت عدم پخش مناسب و حل شدن کافی در پی وی سی در شرایط مختلف از آن مهاجرت کرده و یا کارآیی خود را از دست دهند. این مورد با تغییر در طراحی این ترکیبات قابل بهبود می‌باشد.

 

نداشتن بو

اکثر استابلایزرها بدون بو بوده و یا بوی چندانی ندارند. تنها استابلایزر قلع از پایه مرکاپتاید به علت حضور گروه گوگرد دارای بو می‌باشد. بود در این استابلایزرها با تغییراتی در فرمولاسیون تا حدی کم می‌شود اما به علت ذات ماده قابل حذف نیست.

 

خواص الکتریکی خوب

ترکیبات موجود در استابلایزر نباید در آب حل شود، همچنین محصولات جانبی آن از جمله کلرید فلزی در صورت حل شدن در آب و یونیزه شدن، مقاومت الکتریکی عایق را کاهش می‌دهند. ترکیبات سرب در این مورد از خواص ایده آلی برخوردار هستند.

 

تاثیر بر خواص مکانیکی

برخی استابلایزر مورد استفاده در پی وی سی نرم در صورت استفاده در پی وی سی سخت سبب کاهش نقطه نرم شدگی یا دمای v-cat  می‌شوند. بر همین اساس استابلایزرها معمولا به دو گرید اصلی پی وی سی نرم و سخت تقسیم بندی می‌شوند.

مقاومت در برابر تبخیر

این پارامتر عمدتا مربوط به حلال مورد استفاده در استابلایزر است. در صورتی که حلال طی فرآیند تبخیر شوند می‌تواند باعث بوی بد شده و یا برخی خواص را تحت تاثیر قرار دهد. این مورد در مورد استابلایزر مایع  و بخصوص ترکیبات کلسیم/روی، باریم/روی، باریم/کادمیم/روی و برخی ترکیبات قلع شایع تر است.

همچنین برخی ترکیبات مورد استفاده در استابلایزر ممکن است باعث جذب رطوبت شده یا در آب محلول باشند که در این مورد می‌توانند سبب برخی مشکلات در فرآیند تولید شوند.

 

به همین علت استابلایزرها باید دارای چندین هدف و ويژگی در فرمولاسیون پی‌وی‌سی باشند، این مواد معمولا از چندین جزء ساخته می‌شوند و توسعه استابلایزرهای وان پک نیز در همین راستا صورت گرفته است.به طور کلی استابلایزر‌ی که همه مشخصات فوق را با هم داشته باشد وجود ندارد و لازم است در ساخت یک محصول با توجه به نوع فرآیند تولید قطعه، کاربرد و شرایط سرویس دهی از استابلایزر ویژه‌ای که به همان منظور ساخته شده است، استفاده شود.

انواع استابلایزر پی وی سی اولیه

کربنات سرب بازی ( (basic lead carbonate از اولین استابلایزرهای اولیه توسعه شده برای پی وی سی بودند این ماده امروز هم در فرآیند کلندرینک و اکستروژن پی وی سی نرم ( در درجه دمای فرآیند زیر 180 درجه سانتی گراد) مورد استفاده قرار میگرید. سایر ترکیبات سرب مهم مورد استفاده در تولید استابلایزرهای پی وی سی شامل فسفیت سرب دو بازی، فتلات سرب بازی و سولفات سرب بازی می باشند. این ترکیبات در فرآیند تولید پی وی سی به شکل گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر ترکیبات سرب، ترکیبات پایه کلسیم/روی، ترکیبات پایه باریم، ترکیبات پایه کادمیم و ترکیبات پایه قلع از مهم ترین انواع استابلایزر پی وی سی هستند.

نوع پایدار کننده حرارتی	پایداری حرارتی	کاربرد اصلی	کاربردی که توصیه نمی شود.
سرب	خیلی خوب ، به ویژه در طولانی مدت.	کابل ، لوله و اتصالات ، روکش ، پروفیل. (ارزان ترین)	در کاربردهای شفاف می تواند سمی باشد.
قلع	عالی	لوله های شفاف و ورق ، لوله های با کیفیت بالا ، تجهیزات پزشکی	باعث لکه دار شدن سولفید با سرب می شود(پایدار کننده ارزان قیمت)
کادمیم-زینک	متوسط	کابل های ROHS ، لوله ها و اکستروژن ها.	برای پیشینه گرمایی زیاد
باریم-کادمیم	خوب	پارچه چرمی ، محصولات کلندری ، کفش.	کاربردهای غیرسمی
کلسیم-روی	خوب	محصولات بهداشتی	برای اکثر کاربردها مناسب است.

 

استابلایزر سرب پی وی سی

در استابلایزر سرب عمدتا اکسید سرب با یک نمک سرب پیوند دارد. این نمک سرب می تواند نمک آلی سرب و یا نمک معدنی سرب باشد.

نمک های سرب حاصل از  استئاریک اسید- مالئیک اسید و فتالیک اسید در دسته آلی و نمک های سرب حاصل از سولفوریک اسید- فسفوریک اسید- کربونیک اسید و سالیسیلیک اسید در سته نمک های معدنی سرب قرار می گیرند. با این حال چند نمک سرب از بقیه نمک ها کاربرد بیشتری در ساختار استابلایزرها دارند که به شرح ذیل می باشند.

 

 

استابلایزر پی وی سی از نوع فسفیت سرب دی بازیک

این ترکیب با HCl – کلرید فلزات واکنش داده و همچنین توانایی برهمنش با سایر استابلایزرها را نیز دارد و موارد کاربرد آن در فرمولاسیون های طراحی شده برای کاربرد خارج از ساختمان مناسب است.

 

استابلایزر پی وی سی از نوع مالئات سرب تری بازیک

این ترکیب همانند مالئات قلع در پایداری رنگ و بهبود رنگ محصول نقش دارد.

 

استابلایزر سرب پی وی سی فتالات سرب دی بازیک

این ترکیبات خواص الکتریکی خوبی از خود نشان داده و در عایق های الکتریکی کاربرد گسترده ای دارند به این خاطر است که با وجود قیمت نسبتا بالا نیز در صنعت کابل مورد استفاده قرار گرفته اند.

 

 

استابلایزر پی وی سی پایه کلسیم/زینک

این نوع استابلایزرها از کربوکسیلات کلسیم و کربوکسیلات روی  با نسبت مشخصی ساخته می‌شوند.

ویژگی مهم استابلایزر کلسیم/زینک غیر سمی- شفافیت و رنگ عالی- عدم تاثیرگذار روی بو و طعم- تمایل کم به پلیت اوت- مقاومت آب و هوایی بالا- جایگزین مناسب برای استابلایزرهای پایه سرب و کادمیم است.

استابلایزر کلسیم/زینک برای محصولات متنوعی از جمله

لوله- پروفیل در و پنجره- دیوارپوش- کفپوش-چرم مصنوعی برای داخل خودرو-بنرها- محافظ نور خورشید-ورق شفاف- فیلم بسته بندی غذا-سیم و کابل-نوار نقاله-دستکش- قطعات داخل خودرو- قطعات پزشکی-پوشش دهی الیاف-گسکت یخچال- کیکرها-اسباب بازی- تیوپ ها- چادر-ترامپلین-درزگیرها قابل استفاده است.

 

استابلایزر قلع پی وی سی

استابلایزرهای قلع یکی از قدیمی ترین استابلایزرهای پرکاربرد در صنعت پی وی سی هستند که امروزه نیز کاربرد وسیعی دارند، برای انتخاب ماده اولیه جهت سنتز استابلایزر باید به چهار اصل مهم توجه کرد.

1-قیمت مناسب و در دسترس بودن ماده

2-خواص پایداری حرارتی مناسب

3-تاثیر بر روی سایر ویژگی های محصول از جمله مقاومت آب و هوایی

4-عدم سمیت مواد اولیه و یا محصولات حاصله از آن طی فرآیند تولید استابلایزر

 

بر اساس معیارهای فوق تولیدکنندگان استابلایزر تا کنون هزاران گرید استابلایزر قلع را توسعه داده اند که هر کدام کاربرد خاص خود را دارند.

 

انواع استابلایزر قلع پی وی سی

مشتقات کربوکسیلات (Carboxylate derivatives)

ترکیبات آلی قلع گوگردی:( Sulfur-containing organotins)

 استر قلع تریس (استر تایوگلیکولات)

کربوکسیلات مرکاپتاید: (Carboxylate-mercaptides)

 

 ویژگی مهم استابلایزر قلع

پایداری نور عالی-رنگ اولیه عالی-پایداری بلند مدت خوب-جلوگیری از پلیت اوت-شفافیت و براقیت خوب-جذب آب کم-چاپ پذیری خوب-مقاومت شیمیایی خوب-fogging پایین

 

استابلایزر ثانویه یا استابلایزر کمکی پی وی سی

به طورکلی استابلایزرهای کمکی در پی وی سی مواد هستند که  به تنهایی خاصیت پایدارکنندگی قابل توجهی ندارند، اما به صورت ترکیبی با استابلایزر اصلی سبب بهبود خواص حرارتی خواهند شد.

 استابلایزر کمکی روغن اپوکسید شده

این ترکیبات غیر سمی بوده و به بهبود مقاومت آب و هوایی، بهبود پایدار حرارتی بلند مدت، خواص روان کنندگ و نرم کنندگی ثانویه پی وی سی کمک می‌کنند. روغن سویا اپوکسید شده مهم ترین پایدار کننده کمک در این دسته می‌باشد.

 کمک استابلایزر پایه فسفیت

رنگ اولیه عالی-پایداری بلند مدت، دارای تاییده FDA و کمک به کاهش پلیت اوت از ویژگی‌های مهم کمک پایدارکننده پایه فسفیت است.

 

سایر کمک استابلایزرها پی وی سی

ترکیبات فسفینات و ترکیباتی کتونی از جمله دیگر انواع استابلایزرهای پی وی سی هستند.

 

اطلاعات فنی مهم در رابطه با پایدارکننده حرارتی PVC