Cơ chế hoạt động của chất ổn định PVC

Sự phân hủy của PVC chủ yếu do sự phân hủy các nguyên tử clo hoạt tính trong phân tử dưới tác động của nhiệt và oxy, dẫn đến sự hình thành HCl. Do đó, chất ổn định nhiệt PVC chủ yếu là các hợp chất có thể ổn định các nguyên tử clo trong phân tử PVC và ngăn ngừa hoặc hấp thụ sự giải phóng HCl. R. Gachter và cộng sự đã phân loại tác dụng của chất ổn định nhiệt thành phòng ngừa và khắc phục. Loại thứ nhất có chức năng hấp thụ HCl, thay thế các nguyên tử clo không ổn định, loại bỏ các nguồn gây cháy và ngăn ngừa quá trình oxy hóa tự động. Loại thứ hai, mang tính khắc phục, nhằm mục đích bổ sung vào cấu trúc polyene, phản ứng với các phần không bão hòa trong PVC và phá hủy các carbocation. Cụ thể như sau:

(1) Hấp thụ HCl chiết xuất từ ​​PVC để ức chế hoạt động tự xúc tác của nó. Các sản phẩm như muối chì, xà phòng kim loại axit hữu cơ, hợp chất organotin, hợp chất epoxy, amin, alkoxit kim loại và phenol, và thiol kim loại đều có thể phản ứng với HCl để ức chế phản ứng khử HCl của PVC

Me (RCOO) 2+2HCI MeCl+2RCOOH

(2) Thay thế hoặc loại bỏ các yếu tố không ổn định như nguyên tử allyl clorua hoặc nguyên tử cacbon clorua bậc ba trong phân tử PVC, và loại bỏ điểm khởi đầu của quá trình loại bỏ HCl. Nếu các nguyên tử thiếc của chất ổn định thiếc hữu cơ liên kết với các nguyên tử clo không ổn định của phân tử PVC, và các nguyên tử lưu huỳnh trong thiếc hữu cơ liên kết với các nguyên tử cacbon tương ứng trong PVC, thì các nguyên tử lưu huỳnh trong thể phối hợp sẽ thay thế các nguyên tử clo không ổn định. Khi có HCl, liên kết phối hợp bị phân tách, và nhóm kỵ nước liên kết chặt chẽ với các nguyên tử cacbon trong phân tử PVC, do đó ức chế các phản ứng tiếp theo của quá trình loại bỏ HCl và hình thành liên kết đôi. Trong số các xà phòng kim loại, xà phòng kẽm và xà phòng kali có phản ứng thế nhanh nhất với các nguyên tử clo không ổn định, xà phòng bari chậm nhất, xà phòng canxi chậm hơn và xà phòng chì ở mức trung bình. Đồng thời, các clorua kim loại được tạo ra có tác dụng xúc tác khác nhau đối với việc loại bỏ HCl, và cường độ của chúng như sau:

ZnCl>CdCl>>BaCl, CaCh>R2SnCl2 (3) được thêm vào các liên kết đôi và các liên kết đôi liên hợp để ngăn chặn sự phát triển của cấu trúc polyene và giảm màu. Muối hoặc phức chất axit không bão hòa có các liên kết đôi, trải qua phản ứng cộng diene với các phân tử PVC, do đó phá vỡ cấu trúc cộng hóa trị của chúng và ức chế sự thay đổi màu sắc. Ngoài ra, xà phòng kim loại đi kèm với sự chuyển giao liên kết đôi trong khi thay thế allyl clorua, gây hư hại cho cấu trúc polyene và do đó ức chế sự thay đổi màu sắc.

(4) Bắt giữ các gốc tự do để ngăn ngừa quá trình oxy hóa tự động. Nếu việc thêm chất ổn định nhiệt phenolic có thể ngăn chặn việc loại bỏ HC1, đó là vì các gốc tự do nguyên tử hydro do phenol cung cấp có thể kết hợp với các gốc tự do đại phân tử PVC bị phân hủy, tạo thành một chất không thể phản ứng với oxy và có tác dụng ổn định nhiệt. Chất ổn định nhiệt này có thể có một hoặc nhiều tác dụng.