กลไกการออกฤทธิ์ของสารเพิ่มความคงตัวของ PVC

การเสื่อมสภาพของ PVC ส่วนใหญ่เกิดจากการสลายตัวของอะตอมคลอรีนที่ว่องไวในโมเลกุลภายใต้ความร้อนและออกซิเจน ส่งผลให้เกิดกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ดังนั้น สารกันความร้อนสำหรับ PVC จึงส่วนใหญ่เป็นสารประกอบที่สามารถทำให้เสถียรของอะตอมคลอรีนในโมเลกุล PVC และป้องกันหรือยอมรับการปล่อย HCl R. Gachter และคณะ ได้จำแนกผลของสารกันความร้อนออกเป็นแบบป้องกันและแบบแก้ไข แบบป้องกันมีหน้าที่ในการดูดซับ HCl แทนที่อะตอมคลอรีนที่ไม่เสถียร กำจัดแหล่งกำเนิดประกายไฟ และป้องกันการออกซิเดชันโดยอัตโนมัติ ส่วนแบบแก้ไขนั้นมีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มเข้าไปในโครงสร้างโพลีอีน ทำปฏิกิริยากับส่วนที่ไม่อิ่มตัวใน PVC และทำลายคาร์โบแคตไอออน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ดังนี้:

(1) ดูดซับ HCl ที่สกัดจาก PVC เพื่อยับยั้งกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาด้วยตนเอง ผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น เกลือตะกั่ว สบู่โลหะกรดอินทรีย์ สารประกอบออร์กาโนทิน สารประกอบอีพ็อกซี เอมีน โลหะอัลคอกไซด์และฟีนอล และโลหะไทออล สามารถทำปฏิกิริยากับ HCl เพื่อยับยั้งปฏิกิริยา de HCl ของ PVC ได้ทั้งหมด

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

(2) แทนที่หรือกำจัดปัจจัยที่ไม่เสถียร เช่น อะตอมของแอลลิลคลอไรด์หรืออะตอมของคาร์บอนคลอไรด์ตติยภูมิในโมเลกุล PVC และกำจัดจุดเริ่มต้นของการกำจัด HCl หากอะตอมของดีบุกในสารกันเสถียรดีบุกอินทรีย์ประสานกับอะตอมคลอรีนที่ไม่เสถียรของโมเลกุล PVC และอะตอมของกำมะถันในดีบุกอินทรีย์ประสานกับอะตอมคาร์บอนที่สอดคล้องกันใน PVC อะตอมของกำมะถันในตัวประสานจะเข้ามาแทนที่อะตอมคลอรีนที่ไม่เสถียร เมื่อมี HCl อยู่ พันธะประสานจะแตกออก และกลุ่มไฮโดรโฟบิกจะจับกับอะตอมคาร์บอนในโมเลกุล PVC อย่างแน่นหนา จึงยับยั้งปฏิกิริยาการกำจัด HCl และการสร้างพันธะคู่ต่อไป ในบรรดาสบู่โลหะ สบู่สังกะสีและสบู่หม้อมีปฏิกิริยาการแทนที่กับอะตอมคลอรีนที่ไม่เสถียรเร็วที่สุด สบู่แบเรียมช้าที่สุด สบู่แคลเซียมช้ากว่า และสบู่ตะกั่วอยู่ตรงกลาง ในขณะเดียวกัน คลอไรด์โลหะที่เกิดขึ้นจะมีฤทธิ์เร่งปฏิกิริยาในการกำจัด HCl ในระดับที่แตกต่างกัน โดยความแรงของฤทธิ์เร่งปฏิกิริยามีดังนี้:

ZnCl>CdCl>>BaCl, CaCh>R2SnCl2 (3) จะถูกเติมลงในพันธะคู่และพันธะคู่แบบคอนจูเกตเพื่อป้องกันการพัฒนาโครงสร้างโพลีอีนและลดการเกิดสี เกลือหรือสารเชิงซ้อนของกรดไม่อิ่มตัวมีพันธะคู่ ซึ่งเกิดปฏิกิริยาการเติมไดอีนกับโมเลกุล PVC ทำให้โครงสร้างโควาเลนต์ถูกทำลายและยับยั้งการเปลี่ยนสี นอกจากนี้ สบู่โลหะยังมาพร้อมกับการถ่ายโอนพันธะคู่ในขณะที่แทนที่อัลลิลคลอไรด์ ทำให้โครงสร้างโพลีอีนเสียหายและยับยั้งการเปลี่ยนสี

(4) ดักจับอนุมูลอิสระเพื่อป้องกันการออกซิเดชันอัตโนมัติ หากการเติมสารกันความร้อนฟีนอลสามารถยับยั้งการกำจัด HC1 ได้ นั่นเป็นเพราะอนุมูลอิสระของอะตอมไฮโดรเจนที่ได้จากฟีนอลสามารถจับคู่กับอนุมูลอิสระของโมเลกุลขนาดใหญ่ของ PVC ที่เสื่อมสภาพ ก่อให้เกิดสารที่ไม่สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและมีผลในการกันความร้อน สารกันความร้อนนี้อาจมีผลอย่างใดอย่างหนึ่งหรือหลายอย่าง