125 / 160
EuroWire –
март
2009
г.
123
Техническая статья
замены таких веществ на пригодные
для использования вещества или
альтернативные технологии;
соблюдение
установленных
•
требований
производителями,
импортерами и пользователями;
введение ограничений в отдельных
•
областях применения;
обеспечениевысокогоуровняохраны
•
здоровья человека и окружающей
среды
при
использовании
химических веществ;
доступность
соответствующих
•
данных (нет данных – нет выхода на
рынок).
Вследствие своей универсальности в
применении и конкурентоспособной
цены ПВХ со времени первого
массового выпуска в начале 50-х годов
XX века остается самым популярным
материалом,
используемым
в
строительной промышленности, а также
при изготовлении медицинских изделий
и оборудования. Производство смол и
основные свойства стабилизаторов за
последнее десятилетие претерпели
значительные изменения в результате
введения
нормативно-правовых
ограничений на использование опасных
веществ, а также осуществления мер по
обеспечению утилизации материалов
и
их
соответствия
требованиям
к
поддержанию
экологической
устойчивости.
ПВХ стабилизаторы давно находятся
в прицеле пристального внимания,
и продукция, содержащая тяжелые
металлы,
вызывает
серьезную
озабоченность.
В
результате
предприя тиями
отра с ли ,
правительственными постановлениями
или
пользователями
продукции
из
ПВХ
вводится
целый
ряд
ограничений. В качестве примера
многофункциональности
этого
материала можно назвать замену
свинцовых
стабилизаторов
на
альтернативные,несодержащиетяжелых
металлов системы, такие как Ba-Zn, Ca-Zn
и Al/Mg/Ca/Zn стабилизаторы.
3. Планы по
разработке не
поддерживающих
горения,
экологически
безопасных
компаундов (FREC)
Проект компании «Би энд Би компаундз»
был нацелен на создание новой серии не
поддерживающихгорения,экологически
безопасных компаундов на основе
ПВХ. Существует ряд альтернативных
технических
решений,
которые
могут использоваться для замены
стабилизаторов на основе тяжелых
металлов и Sb
2
O
3
.
3.1 Функциональное
назначение
стабилизаторов в ПВХ
В процессе обработки ПВХ при
высоких температурах в результате
дегидрохлорирования, разрыва цепи
и сшивания макромолекул происходит
его деструкция. Происходит выделение
свободного
хлористого
водорода
(HCl) и изменение окраски смолы,
наряду с серьезными изменениями
физических и химических свойств.
Выделение HCl происходит за счет его
выхода из основной цепи полимера, а
изменение окраски обусловливается
образованиемсопряженныхполиеновых
последовательностей, содержащих от
5 до 30 двойных связей (первичные
реакции). В результате последующих
реакций с участием высокоактивных
сопряженных полиенов происходит
поперечная сшивка или расщепление
полимерной цепи с образованием
бензола
и
конденсированных
и
(или) алкализированных бензолов в
следовых количествах, в зависимости от
температуры и присутствия кислорода
(вторичные реакции).
Де с тру кцию
необходимо
регулировать
путем
добавки
стабилизаторов. Термостабилизатор
должен
предупреждать
реакцию
дегидрохлорирования, которая является
первичным процессом в механизме
деструкции.
Цепная реакция
(механизм «застежки»)
HCI
PVC
HCI
Как показал отмеченный в последнее
время
рост
продаж,
кальций-
цинковые системы являются хорошей
альтернативой стабилизаторам на
основе свинца. Основными сферами
применения, в которых системы Ca-Zn
получили наибольшее распространение,
являются
проволочно-кабельная
промышленность
и
производство
материалов для отделки салонов
автомобилей, за которыми следует
производство труб и профилей.
Выбор металлических соединений в
качестве бессвинцовых стабилизаторов
основывался на том, что их воздействие
на организм человека незначительно,
и поэтому вероятность того, что
впоследствии они станут предметом
регламентации и ограничений, весьма
мала. Стабилизаторы, изготовленные на
основе этих металлов, были объединены
в единую смесь, и в результате была
разработана
поливинилхлоридная
смола с бессвинцовым стабилизатором
для использования при изготовлении
изоляции и оболочки для проводов.
3.2 Функциональное
назначение
ингибиторов горения в ПВХ
Процесс горения может быть описан в
следующей последовательности:
нагрев;
•
термическое разложение (пиролиз);
•
воспламенение и горение;
•
распространениепламенистепловой
•
обратной связью.
Под действием на материал тепла
от внешних тепловых источников
происходит увеличение температуры
материала,
при
этом
скорость
нагрева зависит от интенсивности
тепловыделения,
характеристики
теплопроводности
материала,
величины скрытой теплоты плавления
и парообразования, а также теплоты
реакции термического разложения.
При
достижении
достаточной
температуры
материал
начинает
разлагаться с образованием газовых
смесей
и
жидких
субстанций.
Образование этих смесей происходит
со скоростью, которая зависит от
интенсивности нагрева полимерного
материала.
Концентрация продуктов термического
разложения,
смешивающихся
с
окружающим
воздухом,
растет
до момента возврата в интервал
воспламеняемости. Наличие в данной
ситуацииисточника теплаобусловливает
воспламенение смеси. Генерируемое
тепло частично передается материалу
(тепловая обратная связь), в результате
чего продолжается реакция пиролиза.
Действие
ингибитора
горения
заключается
в
устранении
или
ограничении одного из перечисленных
факторов и связано с изменением
физических или химических свойств
(или тех и других одновременно)
образующихся в процессе горения
жидких, твердых или газообразных
продуктов.
Существуют три типа физического
воздействия:
охлаждение в ходе процесса
•
тепловой обратной связи с целью
прекращения поступления тепла,
необходимогодляразвитияпроцесса
пиролиза полимерного материала;
разбавление горючей смеси;
•
формирование защитного слоя,
•
когда монолитный полимерный
материал защищен от воздействия
обогащенной
газовой
фазы
кислородной
оболочкой
с