Стабилизация ПВХ профилей: кальций/цинк, или свинец?

ПВХ полимеры и изделия из них при эксплуатации подвергаются комплексу факторов неблагоприятного воздействия (температура, атмосферные кислород и озон, солнечная радиация, атмосферные загрязнения и т.п.); в результате могут изменяться механические, электрические свойства, цвет.

Принцип применения стабилизаторов в ПВХ компаундах заключается в устранении дегидрохлорирования ПВХ с образованием двойных связей С = С под действием различных факторов. Кислород атмосферы присоединяется к радикалам и препятствует сшивке макромолекул и в ПВХ образуется много кислородсодержащих групп - активаторов разложения ПВХ. Для устранения этого фактора используют стабилизаторы - антиоксиданты и антиозонаторы. Стабилизация ПВХ достигается в этом случае введением в ПВХ компаунд акцепторов кислорода, или ингибиторов, способных обрывать цепную реакцию дегидрохлорирования ПВХ. Для этого в ПВХ компаунд вводят фенолсульфиды, вторичные ароматические амины, бисфенолы, карбоксилаты металлов и т.п. Подвижный водород этих веществ легко присоединяется к молекуле С и дегидрохлорирование (а соответственно и терморазложение ПВХ) прекращается.

Сa/Zn стабилизаторы

Использование Сa/Zn стабилизаторов в строительных экструдированных ПВХ профилях началось более 20 лет назад. Для строительных профилей используют смесь карбоксилатов Ca и Zn,а также их стеараты, особым способом добавляемую в экструзионный ПВХ компаунд при приготовлении (смешивании) ПВХ компаунда в специальных комбинированных смесителях периодического действия; (карбоксил - одновалентная атомная группа, состоящая из карбонильной и гидроксильной групп). Для снижения стоимости в состав иногда подмешивают смеси карбоксилатов Al и Mg. Но даже в этом случае термостабилизационные свойства часто бывают недостаточны для строительных ПВХ профилей и приходиться добавлять в компаунд некоторые полиоли, эпоксидированнон соевое масло, некоторые органофосфиты. Все это ведет к удорожанию ПВХ компаунда и профилей.

Применение подобных Ca/Zn термостабилизаторов позволяет получать ПВХ профили (как жесткие, так и пластифицированные) самого широкого применения и с хорошими механическими, диэлектрическими, органолептическими свойствами и с хорошей погодостойкостью. Вследствие этого, такие ПВХ компаунды широко применяются для изготовления различных медицинских трубок, капельниц, катетеров, мешков хранения и переливания 2 2 крови, жестких и полужестких простых и барьерных пленок для упаковки пищевых продуктов и плодов, трубопроводов для питьевой воды и отопления и т.п.

Сa/Zn термостабилизаторы могут повышают цену ПВХ профиля в том числе и за счет психологического фактора (потребитель ПВХ профилей знает, что, например, накопление свинца в организме опасно и поэтому не доверяет свинцовым термостабилизаторам, хотя никто не сможет объяснить, как свинец в связи с сильным радикалом - карбоксилатом и в составе ПВХ компаунда может угрожать его здоровью). Но рынок не терпит пустоты, и производители предлагают любые ПВХ профили, которые можно стабилизировать разными составами, если только покупатель готов платить больше.

К слову сказать, и ПВХ, как главный полимер для строительных профилей выбран только по причине стоимости.

Многие полимеры превосходят его по многим параметрам, есть полипропиленовые, полиамидные, углепластиковые, ММА, полисульфоновые, даже фторопластовые строительные профили и окна и сайдинг панели из них, но все они намного дороже. ПВХ - самый дешевый полимер, удовлетворяющий требованиям к строительным профилям из пластиков.

Применение ПВХ профилей, стабилизированных Ca/Zn, становится все популярнее в экструзии электрокабельной изоляции, труб, сайдинга и cladding панелей ("виниловая вагонка").

Эти термостабилизаторы являются комплексными и более дорогими, по сравнению с традиционными свинцовыми и металлическимии мылами из-за необходимости применять первые со специальными костабилизационными добавками. Применение таких добавок и стабилизаторов пока незначительно и разработка рецептур ПВХ компаундов для строительных профилей требует много времени и средств на научные и экспериментальные работы. Вследствие этого, в ЕС ежегодное применение Ca/Zn стабилизаторов для профилей составило от не более 10 % общего числа за последние годы.

Но рост их применения продолжается, а особенно для экструзии разнообразных пленок, где в основном применяются Ba/Zn карбоксилаты. Ca/Zn термостабилизаторы, и их соли большинства кислот, признаны нетоксичными и не генерирующими токсичных веществ в соединении с другими добавками в ПВХ компаунде (в соответствие с заключением "Директивы по химикатам для полимерной промышленности ЕС". Но применение их с другими костабилизаторами должно всегда проверяться на безопасность для рабочего персонала.

Можно еще добавить, что Zn в пылевидном состоянии (чистый металл), так же опасен для здоровья, как и свинец. Но термостабилизаторы (как свинцовые, так и кальций - цинковые) поставляются на экструзионные предприятия в гранулированном виде и в них, конечно же не содержится чистый свинец, или чистый цинк. Можно заключить, что Ca/Zn термостабилизаторы в составе строительных профилей не представляют опасности здоровью, но исследования в этой области еще не закончены.

Pb термостабилизаторы

Свинец - один из древнейших по использованию металлов. Использование свинца для стабилизации ПВХ профилей составляет в настоящее время 3 - 4 % от его общего объема, используемого в промышленности. Изделия, термостабилизированные свинцом, составляют более 75% от общего объема произведенных ПВХ изделий в прошлом году. Применение свинцовых недорогих термостабилизаторов (в основном обычно используют основные фосфиты и сульфаты свинца . комплексные карбоксилаты свинца), что позволяет 3 3 экструдировать строительные ПВХ профили с отличной тепловой и световой стабильностью, диэлектричекой константой, нулевым водопоглощением, отличной устойчивостью к механическим динамическим и статическим нагрузкам.

Вследствие токсичности, применение свинца строго регулируется особыми промыщленными правилами ЕС. На упаковках с такими стабилизаторами всегда наклеивается ярлык "особо опасен беременным женщинам", но их наклеивают и на упаковки Ca/Zn стабилизаторов. Работы по приготовлению ПВХ компаундов с различными типами термостабилизаторов строго регламентируются правительственными нормами безопасности по ПДК свинца, цинка, кадмия, бария. Ежемесячно на этих предприятиях госинспекторами проверяется уровень концентрации веществ в воздухе, воде, крови персонала. Однажды будучи внедрен в состав ПВХ компаунда, свинцовый термостабилизатор уже никак не может мигрировать из его состава, и свинец никак не выделяется из состава стабилизатора, даже при сгорании ПВХ профиля. Подобные ПВХ компаунды (со свинцовым термостабилизатором) широко применяются для экструзии питьевых труб. Исследования на предмет выделения свинца в питьевую воду велись более 40 лет во всем мире (так как никто не доверял исследованиям соседей, все они выявили, что при соблюдении всех технологических норм при приготовлении ПВХ компаунда и экструзии ПВХ труб, содержание свинца после ряда специальных провоцирующих исследований меньше в 8 - 10 раз ПДК, определенной ВОЗ. Многочисленные ислледования национальных институтов не смогли доказать, что свинцовые термостабилизаторы в строительных ПВХ профилях вызывают раковые заболевания.

Эти выводы и заключения содержатся в официальных отчетах: Королевской Инспекции Питьевой Воды (Великобритания), Шведского Агентства Защиты Окружающей Среды, Шведской Ассоциации Водоснабжения и Канализации (обе они указали на допустимость применения в ПВХ трубах для питьевой воды и профилях свинцовых термостабилизаторов), Норвежской Трубной Федерации, Австрийского Института Полимеров (в его исследованиях были приведены данные о том, что в некоторых случаях, содержание свинца в питьевой воде горводопроводов выше, чем содержание ионов свинца в воде из ПВХ трубопроводов, стабилизированных свинцом). Надо отметить, что изделия из ПВХ, со свинцовыми термостабилизаторами, никогда не используются для прямого контакта с пищевыми продуктами. За 50 лет в ЕС не было ни одного, юридически доказанного случая вреда, нанесенного применением ПВХ изделий, стабилизированных свинцовыми термостабилизаторами. Покупателю в ЕС предоставляется полная свобода осознанного выбора ПВХ профилей, стабилизированных как Ca/Zn так и свинцом, оловоорганикой, Ba/Zn и т.п.

В.В. Коваль,

http://www.proplex.ru/

Источник: «NEWCHEMISTRY.ru» - аналитический портал химической промышленности

www.newchemistry.ru