استابلایزر کلسیم/زینک از جمله استابلایزرهای جدید و روبه رشد در صنعت پی وی سی می‌باشد. این نوع پایدارکننده‌های حرارتی در انواع مختلفی عرضه شده و در کشورهای پیشرفته در حال جایگزین شدن با استابلایزرهای پایه سرب در اکثر کاربردها هستند. استابلایزرهای کلسیم/زینک بر خلاف استابلایزر سرب، کادمیم و... بهداشتی بوده و برای تولید انواع ظروف غذایی، قطعات پزشکی، ورق‌های شفاف و بهداشتی مناسب هستند. از طرفی این ترکیبات قیمت پایین تری نسبت به استابلایزر بهداشتی قلع داشته و می‌توانند در بسیاری از کاربردها با ترکیبات قلع نیز رقابت کنند. استابلایزرهای کلسیم/زینک هم به صورت مایع و هم پودری موجود می‌باشند. در این مقاله به بررسی استابلایزر بهداشتی کلسیم/روی می‌پردازیم.

استابلایزر کلسیم/زینک از جمله پایدارکننده‌های پی وی سی می‌باشد که در 25 سال گذشته رواج بیشتری یافته است. به طوری که در اروپا و ترکیه مصرف استابلایزر کلسیم/زینک از حدود 18 هزار تن به 56هزار تن از سال 2000 تا 2007 افزایش یافته است. گریدهای نوین استابلایزر کلسیم/زینک از پایداری حرارتی بالایی برخوردار بوده و می‌توانند به راحتی با استابلایزرهای پایه سرب در اکثر کاربردها رقابت کنند. استابلایزر کلسیم/زینک هم به صورت مایع و هم جامد موجود بوده و دارای خواص مطلوبی از جمله شفافیت خوب،  بهداشتی بودن، خواص الکتریکی خوب می‌باشد. همچنین در صورتی که از گرید مناسب استفاده شود استابلایزر کلسیم/زینک دارای مقاومت آب و هوایی بالایی نیز می‌باشد.

 

 

 

استابلایزر پی وی سی چیست؟

پی وی سی یک پلیمر حساس به دما است. این پلیمر در محدوده دمای 70 تا 100 درجه به علت حضور پیوندهای کلر-کربن ضعیف در زنجیره آن شروع به تخریب می‌کند. پایدارکننده پی وی سی ترکیباتی هستند که باعث پایداری حرارتی پی وی سی شده و امکان تولید قطعات مختلف از آن را ممکن می‌سازند. استابلایزر پی وی سی عمدتا نمک فلزات آلی و معدنی از نوع سرب، قلع، باریم، کادمیم، روی و... هستند. در مقاله استابلایزر پی وی سی به صورت جامع به مکانیسم تخریب و پایدارکنندگی این پلاستیک پرداخته شده است. همچنین برای درک بهتر خواص پی وی سی توصیه می‌شود، مقاله پی وی سی را مطالعه کنید.

 

استابلایزر کلسیم/زینک

استابلایزر کلسیم/روی در واقع ترکیبی از کربوکسیلات روی و کلسیم هستند. بر اساس اسید کربوکسیلیک مورد استفاده در تولید آن‌ها، این استابلایزرها می‌توانند به صورت مایع یا جامد باشند.  استابلایزر کلسیم/زینک یک پایدارکننده همه کاره است و بر اساس فرمولاسیون‌ آن می‌تواند در همه کاربردهای پی وی سی نرم، پی وی سی سخت و خمیر پی وی سی استفاده شود.

از جمله کاربردهای استابلایزر کلسیم/زینک می‌توان به انواع لوله، پروفیل، کفپوش، چرم مصنوعی، ورق شفاف، فیلم بسته بندی، سیم و کابل، دستکش، قطعات خودرو، لوازم پزشکی، گسکت، اسباب بازی، درزگیر و...اشاره کرد.

 

فرمولاسیون و مواد تشکیل دهنده استابلایزر کلسیم/زینک

 

استابلایزر کلسیم/روی عمدتا متشکل از کربوکسیلات کلسیم و روی هستند. این مواد ممکن است گاهی با ترکیباتی چون آلومینیوم و منیزیم جهت افزایش قدرت پایدارکنندگی حرارتی ترکیب شوند. نسبت کربوکسیلات کلسیم به روی در استابلایزرهای کلسیم/زینک بسته به نوع گرید و کاربرد آن از 2.5 تا 8 متفاوت است. همچنین دمای ذوب استابلایزر کلسیم/زینک پودری نیز در محدوده 80 تا 105 درجه سانتی گراد قرار دارد.

همچنین از انواع فسفیت ترکیبات بتا-دی کتون، آنتی اکسیدان و ... به منظور افزایش کارآیی ترکیبات کلسیم/زینک استفاده می‌شود.

جهت افزایش توان پایدارکنندگی حرارتی استابلایزر کلسیم زینک توصیه می‌شود، این استابلایزرهای با انواع کمک-استابلایزر از جمله ترکیبات پلی ال و روغن سویا اپوکسید همراه شوند.

 

ویژگی مهم استابلایزر کلسیم/روی

-پایدار حرارتی خوب و منعطف: استابلایزر کلسیم/زینک با توجه به نوع مواد به کار رفته در آن می‌توانند دارای پایداری حرارتی متوسط تا بسیار بالا باشند و از این نظر محدودیتی ندارند.

-استابلایزر کلسیم/زینک دارای مقاومت آب و هوایی بالایی هستند.

-به نسبت به سایر استابلایزرهای بهداشتی و شفاف از جمله استابلایزر قلع، پایدارکننده کلسیم/زینک قیمت بهینه ای دارند.

-سازگاری خوب با پی وی سی و قابلیت پخش شدن عالی در آن

 

 

مکانیسم عملکرد استابلایزر کلسیم/زینک

همانند سایر استابلایزرهای پی وی سی مکانیسم اصلی یک پایدارکننده به دو نوع تقسیم بندی می‌شود. اول پایدارکردن کلر ناپیدار در زنجیره پی وی سی و دوم حذف گاز هیدروکلریک اسید تشکیل شده در ادامه به بررسی این دو مکانیسم در مورد استابلایزر کلسیم/روی پرداخته می‌شود.

 

1-مکانیسم پایدارکنندگی کلر ناپایدار در زنجیره پی وی سی یا پایدارکنندگی اولیه

 

در این مرحله کربوکسیلات فعال تر با زنجیره پی وی سی واکنش داده و کلر آلیلی را پایدار می‌کند. این مکانیسم سبب شده که گاز HCl  ایجاد نشود و پایدار شدن پی وی سی از همان ابتدا رخ دهد. این مکانیسم سبب ایجاد رنگ اولیه خوب در محصول شده و از بد رنگی اولیه جلوگیری می‌کند.

 

2-مکانیسم پایدارکنندگی از طریق جذب HCl

در این مرحله کربوکسیلات فلزی ( عمدتا کلسیم کربوکسیلات) با HCl  واکنش داده و کلرید کلسیم و اسید کربوکسیلیک ایجاد می‌شود. اسید کربوکسیلیک همانند استئاریک اسید خود خاصیت پایدارکنندگی داشته  و به تکمیل مکانیسم پایدارکنندگی کمک می‌کنند.

 

3-جذب کلرید روی تشکیل شده

کلرید روی بر خلاف کلرید کلسیم فعال بوده و خاصیت ضد پایدارکنندگی دارد. در صورت که در محیط باقی بماند سبب ایجاد بد رنگی می‌شود. این ماده فعال بوده و سریعا با کربوکسیلات کلسیم وارد واکنش می‌شود. از این موضوع می‌توان نتیجه گیری کرد که کربوکسیلات کلسیم از جمله استئارات کلسیم به تنهایی در فرمولاسیون قابل استفاده هستند اما استئارات روی نباید به تنهایی در فرمولاسیون استفاده شود.

 

 

خواص روان کنندگی استابلایزر کلسیم/زینک

همانطور که در مقاله روان کننده پی وی سی بررسی شد استئارات کلسیم خاصیت روان کنندگی داخلی داشته و استئارات روی خاصیت روان کنندگی خارجی دارند. در واقع استابلایزرهای کلسیم/زینک از نظر روان کنندگی خواص خوب و ایده آلی برای پی وی سی دارند.

 

 

کمک استابلایزر مناسب برای استابلایزر کلسیم/زینک

 

در مقاله استابلایزر پی وی سی انواع کمک استابلایزر پی وی سی بررسی شد. ترکیبات چون اپوکسیدها، فسفیت‌ها و کتون‌ها از جمله مهم ترین کمک استابلایزرها یا co-stabilizer  پی وی سی هستند.

مهم ترین کمک استابلایزرهای مناسب برای استابلایزر کلسیم/زینک در جدول زیر آورده شده است.

 

روغن اپوکسید شده بخصوص روغن سویا اپوکسید	این ترکیب خواص خوبی دارد و علاوه بر خواص پایدارکنندگی به عنوان نرم کننده و همچنین استابلایزر نوری نیز عمل می‌کند.
پیرولیدین -2و4-دی اون	سبب کاهش پلیت-اوت، بهبود رنگ و بهبود مقاومت آب و هوایی می‌شود.
ترکیبات هیدورفسفیت بازی	به عنوان یک کمک استابلایزر موثر در تولید فیلم نرم و سخت پی وی سی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

•  

 

 

 

خلاصه و نتیجه گیری استابلایزر کلسیم/زینک پی وی سی

استابلایزر کلسیم/زینک از خواص ایده آلی برخوردار است و در بسیاری از کاربردها توانایی جایگزین شدن با استابلایزر سرب را دارد. اگر چه هنوز استفاده از این مواد با برخی چالش‌های فرآیندی رو به رو است اما پیش بینی می‌شود در آینده نچندان دور این ترکیبات برای استفاده در تولید انواع لوله، پروفیل، ورق، فیلم و بسیار از کاربردهای دیگر مورد استفاده قرار گیرند.