PVC-StabilisatorenAdditive werden eingesetzt, um die thermische Stabilität von Polyvinylchlorid (PVC) und seinen Copolymeren zu verbessern. Bei PVC-Kunststoffen tritt bei Verarbeitungstemperaturen über 160 °C thermische Zersetzung auf, wobei Chlorwasserstoffgas (HCl) entsteht. Wird diese Zersetzung nicht unterdrückt, verstärkt sie sich und beeinträchtigt die Entwicklung und Anwendung von PVC-Kunststoffen.
Studien haben gezeigt, dass geringe Mengen an Bleisalzen, Metallseifen, Phenol, aromatischen Aminen und anderen Verunreinigungen in PVC-Kunststoffen deren Verarbeitung und Anwendung nicht beeinträchtigen, die thermische Zersetzung jedoch bis zu einem gewissen Grad verringert werden kann. Diese Erkenntnisse fördern die Entwicklung und kontinuierliche Verbesserung von PVC-Stabilisatoren.
Gängige PVC-Stabilisatoren sind Organozinn-, Metallsalz- und anorganische Salzstabilisatoren. Organozinn-Stabilisatoren werden aufgrund ihrer Transparenz, guten Witterungsbeständigkeit und Kompatibilität häufig in der PVC-Produktion eingesetzt. Metallsalzstabilisatoren verwenden üblicherweise Calcium-, Zink- oder Bariumsalze, die eine bessere thermische Stabilität gewährleisten. Anorganische Salzstabilisatoren wie Tribasisches Bleisulfat, Dikaliumbleiphosphit usw. zeichnen sich durch Langzeit-Thermostabilität und gute elektrische Isolation aus. Bei der Auswahl eines geeigneten PVC-Stabilisators müssen die Anwendungsbedingungen der PVC-Produkte und die geforderten Stabilitätseigenschaften berücksichtigt werden. Unterschiedliche Stabilisatoren beeinflussen die physikalischen und chemischen Eigenschaften von PVC-Produkten. Daher sind eine sorgfältige Formulierung und Prüfung erforderlich, um die Eignung der Stabilisatoren sicherzustellen. Im Folgenden werden verschiedene PVC-Stabilisatoren detailliert vorgestellt und verglichen:
Organozinn-Stabilisator:Organozinnstabilisatoren sind die wirksamsten Stabilisatoren für PVC-Produkte. Ihre Verbindungen sind die Reaktionsprodukte von Organozinnoxiden oder Organozinnchloriden mit geeigneten Säuren oder Estern.
Organozinnstabilisatoren werden in schwefelhaltige und schwefelfreie Stabilisatoren unterteilt. Schwefelhaltige Stabilisatoren zeichnen sich durch hervorragende Stabilität aus, weisen jedoch – ähnlich wie andere schwefelhaltige Verbindungen – Geschmacks- und Kreuzfärbungsprobleme auf. Schwefelfreie Organozinnstabilisatoren basieren üblicherweise auf Maleinsäure oder Halbmaleinsäureestern.Methylzinnstabilisatorensind weniger effektivWärmestabilisatorenmit besserer Lichtstabilität.
Organozinnstabilisatoren werden hauptsächlich für Lebensmittelverpackungen und andere transparente PVC-Produkte wie transparente Schläuche verwendet.
Bleistabilisatoren:Zu den typischen Bleistabilisatoren gehören folgende Verbindungen: Dikalisches Bleistearat, hydratisiertes tribasisches Bleisulfat, Dikalisches Bleiphthalat und Dikalisches Bleiphosphat.
Als Wärmestabilisatoren beeinträchtigen Bleiverbindungen nicht die hervorragenden elektrischen Eigenschaften, die geringe Wasseraufnahme und die Witterungsbeständigkeit von PVC-Materialien im Außenbereich.Bleistabilisatorenhaben Nachteile wie:
- toxisch;
- Kreuzkontamination, insbesondere mit Schwefel;
- Dabei entsteht Bleichlorid, das Streifen auf den fertigen Produkten bildet;
- Hohes Gewicht/Volumen-Verhältnis, was zu einem unbefriedigenden Gewichts-Volumen-Verhältnis führt.
- Bleistabilisatoren führen oft dazu, dass PVC-Produkte sofort undurchsichtig werden und sich bei anhaltender Hitze schnell verfärben.
Trotz dieser Nachteile werden Bleistabilisatoren weiterhin häufig eingesetzt. Sie werden bevorzugt für die elektrische Isolierung verwendet. Dank ihrer vielseitigen Wirkung lassen sich zahlreiche flexible und starre PVC-Produkte herstellen, darunter Kabelummantelungen, blickdichte PVC-Hartplatten, Hartrohre, Kunstleder und Injektoren.
Metallsalzstabilisatoren: MischmetallsalzstabilisatorenStabilisatoren sind Aggregate verschiedener Verbindungen, die üblicherweise auf spezifische PVC-Anwendungen und -Anwender abgestimmt sind. Diese Art von Stabilisator hat sich von der alleinigen Zugabe von Bariumsuccinat und Cadmiumpalmsäure hin zur physikalischen Vermischung von Bariumseife, Cadmiumseife, Zinkseife und organischem Phosphit mit Antioxidantien, Lösungsmitteln, Füllstoffen, Weichmachern, Farbstoffen, UV-Absorbern, Aufhellern, Viskositätsreglern, Gleitmitteln und künstlichen Aromen entwickelt. Daher gibt es zahlreiche Faktoren, die die Wirkung des fertigen Stabilisators beeinflussen können.
Metallstabilisatoren wie Barium, Calcium und Magnesium schützen zwar nicht die anfängliche Farbe von PVC-Materialien, bieten aber langfristige Hitzebeständigkeit. So stabilisiertes PVC ist zunächst gelb/orange, verfärbt sich dann allmählich braun und schließlich nach anhaltender Hitzeeinwirkung schwarz.
Cadmium- und Zinkstabilisatoren wurden zunächst eingesetzt, da sie transparent sind und die ursprüngliche Farbe von PVC-Produkten erhalten können. Die Langzeit-Temperaturstabilität von Cadmium- und Zinkstabilisatoren ist jedoch deutlich geringer als die von Bariumstabilisatoren, die dazu neigen, sich plötzlich und ohne erkennbare Anzeichen vollständig zu zersetzen.
Neben dem Metallverhältnis hängt die Wirkung von Metallsalzstabilisatoren auch von ihren Salzverbindungen ab, welche maßgeblich die folgenden Eigenschaften von PVC beeinflussen: Schmierfähigkeit, Fließfähigkeit, Transparenz, Farbveränderung der Pigmente und thermische Stabilität. Zu den gängigen Mischmetallstabilisatoren zählen 2-Ethylcaproat, Phenolat, Benzoat und Stearat.
Metallsalzstabilisatoren werden häufig in Weich-PVC-Produkten und transparenten Weich-PVC-Produkten wie Lebensmittelverpackungen, medizinischen Verbrauchsmaterialien und pharmazeutischen Verpackungen eingesetzt.
Veröffentlichungsdatum: 11. Oktober 2023