آلية عمل مثبتات البولي فينيل كلوريد

يحدث تحلل البولي فينيل كلوريد (PVC) بشكل رئيسي نتيجة تحلل ذرات الكلور النشطة في الجزيء بفعل التسخين والأكسجين، مما ينتج عنه غاز هيدروكلوريد (HCl). ولذلك، فإن مثبتات الحرارة للبولي فينيل كلوريد هي مركبات تعمل على تثبيت ذرات الكلور في جزيئات البولي فينيل كلوريد ومنع أو امتصاص غاز هيدروكلوريد. وقد صنف ر. غاشتر وآخرون تأثيرات مثبتات الحرارة إلى وقائية وعلاجية. تتمثل الوظائف الوقائية في امتصاص غاز هيدروكلوريد، واستبدال ذرات الكلور غير المستقرة، وإزالة مصادر الاشتعال، ومنع الأكسدة التلقائية. أما الوظائف العلاجية فتهدف إلى إضافة مواد إلى بنية البوليين، والتفاعل مع الأجزاء غير المشبعة في البولي فينيل كلوريد، وتدمير الكربوكاتيونات. وبالتحديد، كما يلي:

(1) امتصاص حمض الهيدروكلوريك المستخلص من البولي فينيل كلوريد (PVC) لتثبيط نشاطه التحفيزي الذاتي. يمكن لمنتجات مثل أملاح الرصاص، وصابون المعادن الحمضية العضوية، ومركبات القصدير العضوية، ومركبات الإيبوكسي، والأمينات، وألكوكسيدات المعادن والفينولات، وثيولات المعادن أن تتفاعل جميعها مع حمض الهيدروكلوريك لتثبيط تفاعل إزالة حمض الهيدروكلوريك من البولي فينيل كلوريد.

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

(2) استبدال أو إزالة العوامل غير المستقرة، مثل ذرات كلوريد الأليل أو ذرات كلوريد الكربون الثالثي في ​​جزيئات PVC، وإزالة نقطة بدء إزالة حمض الهيدروكلوريك. إذا ارتبطت ذرات القصدير في مثبتات القصدير العضوية بذرات الكلور غير المستقرة في جزيئات PVC، وارتبطت ذرات الكبريت في القصدير العضوي بذرات الكربون المقابلة في PVC، فإن ذرات الكبريت في مجموعة التناسق تحل محل ذرات الكلور غير المستقرة. عند وجود حمض الهيدروكلوريك، تنكسر رابطة التناسق، وترتبط المجموعة الكارهة للماء بقوة بذرات الكربون في جزيئات PVC، مما يمنع المزيد من تفاعلات إزالة حمض الهيدروكلوريك وتكوين الروابط المزدوجة. من بين صابون المعادن، يتميز صابون الزنك وصابون البوتاسيوم بأسرع تفاعل استبدال مع ذرات الكلور غير المستقرة، بينما يتميز صابون الباريوم بأبطأها، وصابون الكالسيوم أبطأ منها، ويأتي صابون الرصاص في المنتصف. في الوقت نفسه، تتمتع كلوريدات المعادن المتولدة بدرجات متفاوتة من التأثير التحفيزي على إزالة حمض الهيدروكلوريك، وتكون قوتها كما يلي:

يُضاف المركب ZnCl>CdCl>>BaCl، CaCl>R2SnCl2 (3) إلى الروابط المزدوجة والروابط المزدوجة المترافقة لمنع تكوّن بنى البوليين وتقليل التلوين. تحتوي أملاح أو معقدات الأحماض غير المشبعة على روابط مزدوجة، تخضع لتفاعل إضافة ثنائي مع جزيئات PVC، مما يُخلّ ببنيتها التساهمية ويمنع تغير اللون. بالإضافة إلى ذلك، يترافق صابون المعدن مع انتقال الرابطة المزدوجة عند استبدال كلوريد الأليل، مما يُلحق الضرر ببنية البوليين وبالتالي يمنع تغير اللون.

(4) احتجاز الجذور الحرة لمنع الأكسدة التلقائية. إذا أدى إضافة مثبتات حرارية فينولية إلى منع إزالة حمض الهيدروكلوريك، فذلك لأن جذور الهيدروجين الحرة التي توفرها الفينولات تتحد مع الجذور الحرة لجزيئات البولي فينيل كلوريد المتحللة، مكونةً مادة لا تتفاعل مع الأكسجين ولها تأثير استقرار حراري. قد يكون لهذا المثبت الحراري تأثير واحد أو عدة تأثيرات.