مکانیسم عملکرد پایدارکننده‌های PVC

تخریب PVC عمدتاً ناشی از تجزیه اتم‌های کلر فعال در مولکول تحت تأثیر حرارت و اکسیژن است که منجر به تولید HCI می‌شود. بنابراین، پایدارکننده‌های حرارتی PVC عمدتاً ترکیباتی هستند که می‌توانند اتم‌های کلر را در مولکول‌های PVC تثبیت کرده و از آزاد شدن HCI جلوگیری یا آن را بپذیرند. آر. گاچر و همکارانش اثرات پایدارکننده‌های حرارتی را به دو دسته پیشگیرانه و اصلاحی طبقه‌بندی کردند. مورد اول وظایف جذب HCI، جایگزینی اتم‌های کلر ناپایدار، حذف منابع احتراق و جلوگیری از اکسیداسیون خودکار را بر عهده دارد. مورد دوم که اصلاحی است، با هدف افزودن به ساختار پلی‌ان، واکنش با بخش‌های غیراشباع در PVC و از بین بردن کربوکاتیون‌ها انجام می‌شود. به طور خاص، به شرح زیر است:

(1) جذب HC1 استخراج شده از PVC برای مهار فعالیت خودکاتالیزوری آن. محصولاتی مانند نمک‌های سرب، صابون‌های فلزی اسید آلی، ترکیبات آلی قلع، ترکیبات اپوکسی، آمین‌ها، آلکوکسیدهای فلزی و فنول‌ها و تیول‌های فلزی همگی می‌توانند با HCI واکنش دهند و واکنش de HCI PVC را مهار کنند.

من (RCOO) 2+2HCI MeCl+2RCOOH

(2) عوامل ناپایدار مانند اتم‌های آلیل کلرید یا اتم‌های کلرید کربن نوع سوم را در مولکول‌های PVC جایگزین یا حذف کنید و نقطه شروع حذف HCI را از بین ببرید. اگر اتم‌های قلع پایدارکننده‌های قلع آلی با اتم‌های کلر ناپایدار مولکول‌های PVC هماهنگ شوند و اتم‌های گوگرد در قلع آلی با اتم‌های کربن مربوطه در PVC هماهنگ شوند، اتم‌های گوگرد در بدنه هماهنگی با اتم‌های کلر ناپایدار جایگزین می‌شوند. هنگامی که HC1 وجود دارد، پیوند هماهنگی شکافته می‌شود و گروه آبگریز محکم با اتم‌های کربن در مولکول‌های PVC متصل می‌شود و در نتیجه واکنش‌های بیشتر حذف HCI و تشکیل پیوندهای دوگانه را مهار می‌کند. در میان صابون‌های فلزی، صابون روی و صابون گلدانی سریع‌ترین واکنش جایگزینی را با اتم‌های کلر ناپایدار دارند، صابون باریم کندترین، صابون کلسیم کندتر و صابون سرب در حد وسط قرار دارد. در عین حال، کلریدهای فلزی تولید شده درجات مختلفی از اثر کاتالیزوری بر حذف HCI دارند و قدرت آنها به شرح زیر است:

ZnCl>CdCl>>BaCl، CaCh>R2SnCl2 (3) به پیوندهای دوگانه و پیوندهای دوگانه مزدوج اضافه می‌شود تا از ایجاد ساختارهای پلی‌ان جلوگیری کرده و رنگ‌آمیزی را کاهش دهد. نمک‌ها یا کمپلکس‌های اسید غیراشباع دارای پیوندهای دوگانه هستند که با مولکول‌های PVC واکنش افزایشی دی‌ان انجام می‌دهند و در نتیجه ساختار کووالانسی آنها را مختل کرده و از تغییر رنگ جلوگیری می‌کنند. علاوه بر این، صابون فلزی با انتقال پیوند دوگانه همراه است در حالی که جایگزین آلیل کلرید می‌شود و باعث آسیب به ساختار پلی‌ان و در نتیجه مهار تغییر رنگ می‌شود.

(4) رادیکال‌های آزاد را به دام می‌اندازد تا از اکسیداسیون خودکار جلوگیری کند. اگر افزودن پایدارکننده‌های حرارتی فنولی می‌تواند مانع از حذف HC1 شود، به این دلیل است که رادیکال‌های آزاد اتم هیدروژن که توسط فنول‌ها ایجاد می‌شوند، می‌توانند با رادیکال‌های آزاد ماکرومولکولی PVC تخریب‌شده جفت شوند و ماده‌ای را تشکیل دهند که نمی‌تواند با اکسیژن واکنش دهد و اثر پایدارسازی حرارتی دارد. این پایدارکننده حرارتی می‌تواند یک یا چند اثر داشته باشد.