La dégradation du PVC est principalement due à la décomposition des atomes de chlore actifs dans la molécule sous l'effet de la chaleur et de l'oxygène, entraînant la production d'acide chlorhydrique (HCl). Par conséquent, les stabilisants thermiques pour PVC sont principalement des composés capables de stabiliser les atomes de chlore dans les molécules de PVC et de prévenir ou de contrôler la libération d'HCl. R. Gachter et al. ont classé les effets des stabilisants thermiques en deux catégories : préventifs et curatifs. Les premiers absorbent l'HCl, remplacent les atomes de chlore instables, éliminent les sources d'inflammation et préviennent l'oxydation spontanée. Les seconds, de type curatif, visent à s'intégrer à la structure polyénique, à réagir avec les parties insaturées du PVC et à détruire les carbocations. Plus précisément :
(1) Absorber le HCl extrait du PVC pour inhiber son activité autocatalytique. Des produits tels que les sels de plomb, les savons métalliques d'acides organiques, les composés organostanniques, les composés époxy, les amines, les alcoolates et phénols métalliques, ainsi que les thiols métalliques peuvent tous réagir avec le HCl pour inhiber la réaction de déchloration du PVC.
Me (RCOO) 2+2HCl MeCl+2RCOOH
(2) Remplacer ou éliminer les facteurs instables tels que les atomes de chlorure d'allyle ou les atomes de chlorure de carbone tertiaire dans les molécules de PVC, et supprimer le point d'initiation de l'élimination de HCl. Si les atomes d'étain des stabilisants organiques à base d'étain se coordonnent avec les atomes de chlore instables des molécules de PVC, et si les atomes de soufre de l'étain organique se coordonnent avec les atomes de carbone correspondants du PVC, les atomes de soufre du corps de coordination remplacent les atomes de chlore instables. En présence de HCl, la liaison de coordination se rompt et le groupe hydrophobe se lie fermement aux atomes de carbone des molécules de PVC, inhibant ainsi les réactions ultérieures d'élimination de HCl et la formation de doubles liaisons. Parmi les savons métalliques, le savon de zinc et le savon de potassium présentent la réaction de substitution la plus rapide avec les atomes de chlore instables, le savon de baryum la plus lente, le savon de calcium encore plus lent, et le savon de plomb se situe entre les deux. Parallèlement, les chlorures métalliques générés ont des degrés variables d'effet catalytique sur l'élimination de HCl, et leur force est la suivante :
Le ZnCl₂ > CdCl₂ >> BaCl₂, CaCl₂ > R₂SnCl₂ (3) s'additionne aux doubles liaisons et aux doubles liaisons co-conjuguées pour empêcher la formation de structures polyéniques et réduire la coloration. Les sels ou complexes d'acides insaturés possèdent des doubles liaisons qui subissent une réaction d'addition de diène avec les molécules de PVC, perturbant ainsi leur structure covalente et inhibant le changement de couleur. De plus, le savon métallique s'accompagne d'un transfert de double liaison lors du remplacement du chlorure d'allyle, endommageant la structure polyénique et inhibant ainsi le changement de couleur.
(4) Capturer les radicaux libres pour prévenir l'oxydation spontanée. Si l'ajout de stabilisants thermiques phénoliques peut bloquer l'élimination du HCl, c'est parce que les radicaux libres d'atomes d'hydrogène fournis par les phénols peuvent se coupler aux radicaux libres macromoléculaires du PVC dégradé, formant une substance qui ne réagit pas avec l'oxygène et qui exerce un effet de stabilisation thermique. Ce stabilisant thermique peut avoir un ou plusieurs effets.
Date de publication : 29 mars 2024
