За последние годы значительные усилия были затрачены на разработку новых систем стабилизации для обработки ПВХ.

Стимулом для этого является стремление отказаться от использования стабилизаторов на основе тяжелых металлов. И хотя имеется множество альтернатив стабилизаторам из свинца и кадмия, включая системы кадмия/цинка, оловоорганические, а также из бария/цинка, у каждой из них имеются свои недостатки для использования с рецептурой гибкого винила.

Так, например, кадмиево-цинковые стабилизаторы предпочтительны при использовании в критических применениях, благодаря своей низкой токсичности, но они обычно являются наименее эффективным вариантом с точки зрения теплотехнических характеристик. Оловоорганические меркаптиды широко применяются как наиболее эффективные термостабилизаторы. Тем не менее, присущий  лигандам на основе серы запах препятствует их использованию в большинстве технологий по обработке гибкого ПВХ. Хотя бариево-цинковые продукты зарекомендовали себя как приемлемый компромисс между кадмиево-цинковыми и оловоорганическими стабилизаторами с теплотехнической точки зрения, многие считают, что барий может стать следующим металлом, который подвергнется санкциям со стороны надзорных органов.

Компания Morton International, которая ранее была поставщиком стабилизаторов только для жесткого ПВХ, недавно запустила в промышленное производство новую технологию производства термостабилизаторов на полностью органической основе для гибкого канадрирования, экструзии, производства пластизолей, литьевого формования и центробежного формования. Эти системы, которые называются Advaflex, позволяют решить проблемы, которые возникают со стабилизаторами, используемыми в настоящее время. Сейчас проводятся полевые испытания. Эти системы также рентабельны и не содержат кадмия, свинца, бария, фосфора, фенолов и прочих компонентов, которые вызывают экологическую и медицинскую озабоченность. Изначально в число целевых конечных применений входили: противофильтрационная облицовка водоёма, настилы, кровельные материалы, обувь, каландрированная плёнка, провода и кабели.

Стимулом для разработки этой новой технологии стала идентификация новых активированных органосульфидных компаундов. Такие компаунды приготовляются химическим способом как блокированные или защищенные тиолы, которые предназначены для разложения при условиях обработки винила и генерирования высокоактивных стабилизирующих меркаптидов. Такие "латентные меркаптиды" имеют уникальные рабочие параметры по сравнению с традиционными системами из смесей металлов или оловоорганических меркаптидов.

Поскольку сернистые компаунды связаны с органическими защитными группами, у них нет никаких неблагоприятных взаимодействий, которые имели бы место при использовании традиционных серных лигандов. В результате системы Advaflex обладают очень слабым запахом и небольшой летучестью. Они гидролитически и окислительно стабильны, и совместимы с широким диапазоном добавок для ПВХ. По сравнению с бариево-кадмиевыми, бариево-цинковыми и кальциево-цинковыми эти стабилизаторы обладают такими же или даже более высокими эксплуатационными характеристиками, как в прозрачных, так и в окрашенных системах.

Очень низкая концентрация металла

Полностью органический продукт, Advaflex LM-300, можно использовать самыми различными способами. И, что самое важное, его можно сочетать с низкими концентрациями традиционных металлических карбоксилатов, чтобы получать высокоэффективные системы стабилизаторов.

Простота этих двухкомпонентных систем делает их удобными для обработчиков гибкого ПВХ, которые проектируют свои собственные уникальные стабилизаторы в зависимости от самых различных потребностей, возникающих при обработке. Такой подход может потенциально уменьшить количество используемых материалов, и обеспечить потребителям полный контроль над созданием составов стабилизаторов и их эксплуатационными характеристиками, что особенно ценно для тех обработчиков и составителей компаундов, которые в настоящее время используют множество стабилизаторов для различных технологий и применений.

Состав двухкомпонентных стабилизаторов просто является соединением Advaflex LM-300 с любым из нескольких металлических типов, соли цинка здесь предпочтительны.

Хотя любое количество солей цинка может служить источником металла, удобнее всего использовать октоат или стеарат цинка. Advaflex LM-300 позволяет использовать очень низкие концентрации металла. Более того, уже разработаны некоторые системы, в которых используется всего 0.5% цинка в качестве единственного источника металла (по сравнению с 10-12% Zn в стандартных стабилизаторах с металлическими смесями).

В конечном итоге, оптимальное соотношение металла и Advaflex LM-300 зависит от рецептуры ПВХ, применения, а также требования к термостабилизации. Как показано на Рисунках 1 и 2, системы могут быть оптимизированы так, чтобы соответствовать или превосходить эксплуатационные характеристики использующихся в настоящее время технологий с Ba/Zn/P и Ca/Zn при сохранении конкурентоспособных затрат. Такие тенденции в области термической стабильности наблюдались и в ходе динамических, и в ходе статических испытаний.

Состав, который использовался для динамических испытаний, приводится ниже:
Диоктил фталат, 55.0 ф. в час
CaCO3, 10.0 ф. в час
TiO2, 5.0 ф. в час
Эпоксидное соевое масло, 3.0 ф. в час
Стеариновая кислота, 0.2 ф. в час.

Альтернативные применения

Тем обработчикам, которые не нуждаются в системах стабилизации множественного применения, и не стремятся использовать двухкомпонентный подход, Morton также предлагает подходящую замену. Реализуемые на рынке как серия Advaflex LM-2000, это стабилизаторы с уникальным составом содержат Advaflex LM-300 и нужное количество цинкового компонента.

Другим потенциальным способом использования Advaflex LM-300 является добавление к первичному металлическому стабилизатору. При таком сценарии наблюдается сокращение используемой концентрации первичного стабилизатора до 75%. Этот подход эффективен и при использовании Ba/Zn/P, и при использовании Ca/Zn. Рабочие параметры Advaflex LM-300 при пониженной концентрации Ca/Zn даны на Рисунке 3.

Такой новый подход к стабилизации ПВХ соответствует многим законодательным актам США, которые предписывают сокращение использования токсичных тяжелых металлов. В настоящее время завершена оценка потенциальных вредных воздействий новых химических составов. Полученные результаты дают компании Morton International возможность смотреть с оптимизмом на будущее Advaflex в тех применениях, которые подпадают под нормативные акты FDA.

www.polymery.ru