ما هي مثبتات PVC؟

مثبتات PVCتُستخدم هذه المواد المضافة لتحسين الثبات الحراري لمركب كلوريد البولي فينيل (PVC) وبوليمراته المشتركة. بالنسبة لبلاستيك PVC، إذا تجاوزت درجة حرارة المعالجة 160 درجة مئوية، فسيحدث تحلل حراري وينتج غاز كلوريد الهيدروجين. وإذا لم يتم كبح هذا التحلل الحراري، فسيزداد سوءًا، مما يؤثر على تطوير وتطبيق بلاستيك PVC.

أظهرت الدراسات أنه في حال احتواء بلاستيك PVC على كميات ضئيلة من أملاح الرصاص، وصابون المعادن، والفينول، والأمينات العطرية، وشوائب أخرى، فلن تتأثر عملية تصنيعه واستخدامه، إلا أنه يمكن الحد من تحلله الحراري إلى حد ما. وتشجع هذه الدراسات على تطوير مُثبِّتات PVC بشكل مستمر.

تشمل مثبتات PVC الشائعة مثبتات القصدير العضوية، ومثبتات الأملاح المعدنية، ومثبتات الأملاح غير العضوية. تُستخدم مثبتات القصدير العضوية على نطاق واسع في إنتاج منتجات PVC نظرًا لشفافيتها، ومقاومتها الجيدة للعوامل الجوية، وتوافقها. تستخدم مثبتات الأملاح المعدنية عادةً أملاح الكالسيوم أو الزنك أو الباريوم، مما يوفر استقرارًا حراريًا أفضل. تتميز مثبتات الأملاح غير العضوية، مثل كبريتات الرصاص ثلاثية القاعدة وفوسفيت الرصاص ثنائي القاعدة، باستقرار حراري طويل الأمد وعزل كهربائي جيد. عند اختيار مثبت PVC مناسب، يجب مراعاة ظروف استخدام منتجات PVC وخصائص الاستقرار المطلوبة. تؤثر المثبتات المختلفة على أداء منتجات PVC فيزيائيًا وكيميائيًا، لذا يلزم إجراء تركيبات واختبارات دقيقة لضمان ملاءمة المثبتات. فيما يلي شرح مفصل ومقارنة بين مختلف مثبتات PVC:

مثبت عضوي للقصدير:تُعدّ مُثبّتات مركبات القصدير العضوية أكثر المُثبّتات فعالية لمنتجات البولي فينيل كلوريد (PVC). وتنتج هذه المركبات عن تفاعل أكاسيد أو كلوريدات مركبات القصدير العضوية مع الأحماض أو الإسترات المناسبة.

تُقسم مُثبّتات القصدير العضوية إلى نوعين: مُثبّتات تحتوي على الكبريت، ومُثبّتات خالية من الكبريت. تتميّز المُثبّتات التي تحتوي على الكبريت بثباتها العالي، ولكنها تُعاني من مشاكل في الطعم والتلوين المتبادل، تمامًا كما هو الحال مع المركبات الأخرى التي تحتوي على الكبريت. أما مُثبّتات القصدير العضوية الخالية من الكبريت، فتعتمد عادةً على حمض الماليك أو نصف إسترات حمض الماليك.مثبتات ميثيل القصديرأقل فعاليةمثبتات الحرارةمع ثبات أفضل للضوء.

تُستخدم مثبتات القصدير العضوية بشكل أساسي في تغليف المواد الغذائية وغيرها من منتجات PVC الشفافة مثل الخراطيم الشفافة.

مثبتات الرصاص:تشمل مثبتات الرصاص النموذجية المركبات التالية: ستيرات الرصاص ثنائي القاعدة، وكبريتات الرصاص ثلاثي القاعدة المائية، وفثالات الرصاص ثنائي القاعدة، وفوسفات الرصاص ثنائي القاعدة.

لا تؤثر مركبات الرصاص، كمثبتات حرارية، على الخصائص الكهربائية الممتازة، وانخفاض امتصاص الماء، ومقاومة العوامل الجوية الخارجية لمواد PVC. ومع ذلك،مثبتات الرصاصلها عيوب مثل:

- أن يكون ساماً؛

- التلوث المتبادل، وخاصة مع الكبريت؛

- توليد كلوريد الرصاص، الذي سيشكل خطوطًا على المنتجات النهائية؛

- نسبة ثقيلة، مما ينتج عنه نسبة غير مرضية بين الوزن والحجم.

- غالباً ما تجعل مثبتات الرصاص منتجات PVC معتمة على الفور وتتغير ألوانها بسرعة بعد التعرض للحرارة المستمرة.

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

مثبتات الأملاح المعدنية: مثبتات ملح المعادن المختلطةهي عبارة عن تجمعات من مركبات متنوعة، تُصمم عادةً وفقًا لتطبيقات ومستخدمي مادة البولي فينيل كلوريد (PVC) المحددة. وقد تطور هذا النوع من المثبتات من إضافة سكسينات الباريوم وحمض نخيل الكادميوم فقط إلى الخلط الفيزيائي لصابون الباريوم، وصابون الكادميوم، وصابون الزنك، والفوسفيت العضوي، مع مضادات الأكسدة، والمذيبات، والمواد المالئة، والملدنات، والملونات، وممتصات الأشعة فوق البنفسجية، والمبيضات، وعوامل التحكم في اللزوجة، ومواد التشحيم، والنكهات الاصطناعية. ونتيجةً لذلك، توجد عوامل عديدة يمكن أن تؤثر على فعالية المثبت النهائي.

لا تحمي المثبتات المعدنية، مثل الباريوم والكالسيوم والمغنيسيوم، اللون الأولي لمواد PVC، ولكنها توفر مقاومة طويلة الأمد للحرارة. تبدأ مادة PVC المثبتة بهذه الطريقة بلون أصفر/برتقالي، ثم تتحول تدريجياً إلى اللون البني، وأخيراً إلى اللون الأسود بعد تعرضها لحرارة مستمرة.

استُخدمت مثبتات الكادميوم والزنك في البداية لشفافيتها وقدرتها على الحفاظ على اللون الأصلي لمنتجات البولي فينيل كلوريد (PVC). إلا أن ثباتها الحراري على المدى الطويل أقل بكثير من ثبات مثبتات الباريوم، التي تميل إلى التحلل فجأة وبشكل كامل دون ظهور أي علامات تُذكر.

إضافةً إلى عامل نسبة المعدن، يرتبط تأثير مثبتات أملاح المعادن أيضاً بمركباتها الملحية، والتي تُعدّ العوامل الرئيسية المؤثرة على الخصائص التالية لمادة البولي فينيل كلوريد (PVC): التزييت، والسيولة، والشفافية، وتغير لون الصبغة، والثبات الحراري. فيما يلي بعض مثبتات المعادن المختلطة الشائعة: 2-إيثيل كابروات، والفينولات، والبنزوات، والستيرات.

تُستخدم مثبتات الأملاح المعدنية على نطاق واسع في منتجات PVC اللينة ومنتجات PVC اللينة الشفافة مثل تغليف المواد الغذائية والمستهلكات الطبية وتغليف الأدوية.