ما هي مثبتات PVC؟

مثبتات البولي فينيل كلوريدهي إضافات تُستخدم لتحسين الاستقرار الحراري لكلوريد البولي فينيل (PVC) وبوليمراته المشتركة. بالنسبة لبلاستيك PVC، إذا تجاوزت درجة حرارة المعالجة 160 درجة مئوية، يحدث تحلل حراري وينتج غاز حمض الهيدروكلوريك. إذا لم يُكبح هذا التحلل الحراري، فسيتفاقم، مما يؤثر على تطوير وتطبيق بلاستيك PVC.

أظهرت الدراسات أنه إذا احتوت بلاستيكات PVC على كميات ضئيلة من ملح الرصاص، وصابون المعادن، والفينول، والأمين العطري، وشوائب أخرى، فلن تتأثر معالجتها وتطبيقاتها، ومع ذلك، يُمكن التخفيف من تحللها الحراري إلى حد ما. تُشجع هذه الدراسات على إنشاء مُثبّتات PVC والتطوير المُستمر لها.

تشمل مثبتات PVC الشائعة مثبتات القصدير العضوي، ومثبتات أملاح المعادن، ومثبتات الأملاح غير العضوية. تُستخدم مثبتات القصدير العضوي على نطاق واسع في إنتاج منتجات PVC نظرًا لشفافيتها ومقاومتها الجيدة للعوامل الجوية وتوافقها. عادةً ما تستخدم مثبتات أملاح المعادن أملاح الكالسيوم أو الزنك أو الباريوم، مما يوفر ثباتًا حراريًا أفضل. تتميز مثبتات الأملاح غير العضوية، مثل كبريتات الرصاص الثلاثية القاعدة، وفوسفيت الرصاص ثنائي القاعدة، وغيرها، بثبات حراري طويل الأمد وعزل كهربائي جيد. عند اختيار مثبت PVC مناسب، يجب مراعاة ظروف استخدام منتجات PVC وخصائص الثبات المطلوبة. تؤثر المثبتات المختلفة على أداء منتجات PVC فيزيائيًا وكيميائيًا، لذا يلزم إجراء تركيبات واختبارات دقيقة لضمان ملاءمتها. فيما يلي مقدمة ومقارنة تفصيلية لمختلف مثبتات PVC:

مثبتات الأورجانوتين:مُثبِّتات القصدير العضوي هي أكثر المُثبِّتات فعاليةً لمنتجات كلوريد البوليفينيل (PVC). مركباتها هي نواتج تفاعل أكاسيد القصدير العضوي أو كلوريدات القصدير العضوي مع الأحماض أو الإسترات المناسبة.

تُصنف مثبتات القصدير العضوي إلى مثبتات تحتوي على الكبريت وخالية منه. تتميز مثبتات القصدير العضوي بثبات ممتاز، إلا أنها تعاني من مشاكل في الطعم والتلوين المتبادل، كما هو الحال في المركبات الأخرى المحتوية على الكبريت. أما مثبتات القصدير العضوي غير الكبريتية، فتعتمد عادةً على حمض الماليك أو نصف إسترات حمض الماليك. وهي، مثل مثبتات قصدير الميثيل، أقل فعالية في تثبيت الحرارة، مع ثبات ضوئي أفضل.

يتم تطبيق مثبتات القصدير العضوي بشكل أساسي على تغليف المواد الغذائية وغيرها من منتجات PVC الشفافة مثل الخراطيم الشفافة.

مثبتات الرصاص:تشتمل مثبتات الرصاص النموذجية على المركبات التالية: ستيرات الرصاص ثنائي القاعدة، وكبريتات الرصاص الثلاثية المائية، وفثالات الرصاص ثنائي القاعدة، وفوسفات الرصاص ثنائي القاعدة.

كمثبتات للحرارة، لا تُلحق مركبات الرصاص الضرر بالخواص الكهربائية الممتازة، وامتصاص الماء المنخفض، ومقاومة الطقس الخارجي لمواد PVC. ومع ذلك،مثبتات الرصاصلها عيوب مثل:

- وجود السمية؛

- التلوث المتبادل، وخاصة بالكبريت؛

- توليد كلوريد الرصاص، مما يؤدي إلى تكوين خطوط على المنتجات النهائية؛

- نسبة ثقيلة، مما يؤدي إلى نسبة غير مرضية للوزن/الحجم.

- غالبًا ما تؤدي مثبتات الرصاص إلى جعل منتجات PVC معتمة على الفور وتغير لونها بسرعة بعد تعرضها للحرارة المستمرة.

على الرغم من هذه العيوب، لا تزال مثبتات الرصاص شائعة الاستخدام. وتُفضّل في العزل الكهربائي. وبفضل تأثيرها العام، تُصنّع العديد من منتجات PVC المرنة والصلبة، مثل الطبقات الخارجية للكابلات، وألواح PVC الصلبة المعتمة، والأنابيب الصلبة، والجلود الصناعية، والحاقنات.

مثبتات الأملاح المعدنية: مثبتات أملاح المعادن المختلطةهي مجموعات من مركبات متنوعة، مصممة عادةً وفقًا لتطبيقات ومستخدمي بولي كلوريد الفينيل (PVC). تطور هذا النوع من المثبتات من إضافة سكسينات الباريوم وحمض نخيل الكادميوم وحدهما، إلى الخلط الفيزيائي لصابون الباريوم، وصابون الكادميوم، وصابون الزنك، والفوسفيت العضوي، مع مضادات الأكسدة، والمذيبات، والممددات، والملدنات، والملونات، وممتصات الأشعة فوق البنفسجية، والمبيضات، وعوامل التحكم في اللزوجة، ومواد التشحيم، والنكهات الاصطناعية. ونتيجة لذلك، هناك العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على تأثير المثبت النهائي.

مثبتات المعادن، مثل الباريوم والكالسيوم والمغنيسيوم، لا تحمي اللون الأولي لمواد PVC، ولكنها توفر مقاومة حرارية طويلة الأمد. تبدأ مادة PVC المثبتة بهذه الطريقة باللون الأصفر/البرتقالي، ثم تتحول تدريجيًا إلى اللون البني، وأخيرًا إلى اللون الأسود بعد تسخين مستمر.

استُخدمت مثبتات الكادميوم والزنك لأول مرة لشفافيتها وقدرتها على الحفاظ على اللون الأصلي لمنتجات PVC. الثبات الحراري طويل الأمد الذي توفره مثبتات الكادميوم والزنك أسوأ بكثير من تلك التي توفرها مثبتات الباريوم، والتي تميل إلى التحلل فجأةً وبشكل كامل دون أي أثر يُذكر.

بالإضافة إلى عامل نسبة المعدن، يرتبط تأثير مُثبِّتات أملاح المعادن أيضًا بمركباتها الملحية، وهي العوامل الرئيسية التي تؤثر على الخصائص التالية: قابلية التزليق، والحركة، والشفافية، وتغير لون الصبغة، والاستقرار الحراري للبولي فينيل كلوريد (PVC). فيما يلي بعض مُثبِّتات المعادن المختلطة الشائعة: 2-إيثيل كابروات، وفينولات، وبنزوات، وستيرات.

تُستخدم مثبتات الملح المعدنية على نطاق واسع في منتجات PVC الناعمة ومنتجات PVC الناعمة الشفافة مثل تغليف المواد الغذائية والمواد الاستهلاكية الطبية والتعبئة الدوائية.