Der Abbau von PVC wird hauptsächlich durch die Zersetzung aktiver Chloratome im Molekül unter Hitzeeinwirkung und Sauerstoff verursacht, wodurch Chlorwasserstoff (HCl) entsteht. Daher sind PVC-Wärmestabilisatoren hauptsächlich Verbindungen, die die Chloratome in PVC-Molekülen stabilisieren und die Freisetzung von HCl verhindern oder binden. R. Gachter et al. unterteilen die Wirkung von Wärmestabilisatoren in präventive und reaktive. Präventive Stabilisatoren absorbieren HCl, ersetzen instabile Chloratome, eliminieren Zündquellen und verhindern die Selbstoxidation. Reaktive Stabilisatoren hingegen lagern sich an die Polyenstruktur an, reagieren mit ungesättigten Gruppen im PVC und zerstören Carbokationen. Im Einzelnen:
(1) Absorption von aus PVC extrahiertem HCl zur Hemmung seiner autokatalytischen Aktivität. Produkte wie Bleisalze, organische Säuremetallseifen, Organozinnverbindungen, Epoxidverbindungen, Amine, Metallalkoxide und Phenole sowie Metallthiole können mit HCl reagieren und so die Dehydrochlorid-Reaktion von PVC hemmen.
Me (RCOO) 2+2HCl MeCl+2RCOOH
(2) Instabile Faktoren wie Allylchlorid- oder tertiäre Kohlenstoffchloridatome in PVC-Molekülen werden ersetzt oder eliminiert, um den Ausgangspunkt der HCl-Entfernung zu beseitigen. Koordinieren die Zinnatome organischer Zinnstabilisatoren mit den instabilen Chloratomen der PVC-Moleküle und die Schwefelatome des organischen Zinns mit den entsprechenden Kohlenstoffatomen im PVC, ersetzen die Schwefelatome im Koordinationskörper die instabilen Chloratome. In Gegenwart von HCl spaltet sich die Koordinationsbindung, und die hydrophobe Gruppe bindet fest an die Kohlenstoffatome der PVC-Moleküle. Dadurch werden weitere Reaktionen der HCl-Entfernung und die Bildung von Doppelbindungen gehemmt. Unter den Metallseifen reagieren Zinkseife und Kaliumchloridseife am schnellsten mit den instabilen Chloratomen, Bariumseife am langsamsten, Calciumseife noch langsamer und Bleiseife liegt dazwischen. Die entstehenden Metallchloride weisen dabei eine unterschiedlich starke katalytische Wirkung auf die HCl-Entfernung auf.
ZnCl > CdCl >> BaCl, CaCl > R₂SnCl₂ (3) wird an Doppelbindungen und konjugierte Doppelbindungen addiert, um die Bildung von Polyenstrukturen zu verhindern und die Farbveränderung zu reduzieren. Ungesättigte Säuresalze oder -komplexe besitzen Doppelbindungen, die mit PVC-Molekülen eine Dien-Additionsreaktion eingehen. Dadurch wird deren kovalente Struktur gestört und die Farbveränderung gehemmt. Zusätzlich führt Metallseife beim Austausch von Allylchlorid zu einer Übertragung von Doppelbindungen, was die Polyenstruktur schädigt und somit die Farbveränderung hemmt.
(4) Freie Radikale abfangen, um eine automatische Oxidation zu verhindern. Die Zugabe von phenolischen Wärmestabilisatoren kann die Entfernung von HCl verhindern, da die von den Phenolen bereitgestellten Wasserstoffatom-Radikale mit den abgebauten PVC-Makromolekül-Radikalen reagieren und eine Substanz bilden, die nicht mit Sauerstoff reagiert und eine thermische Stabilisierung bewirkt. Dieser Wärmestabilisator kann eine oder mehrere Wirkungen haben.
Veröffentlichungsdatum: 29. März 2024
