1.金属石鹸の相乗効果
金属石鹸がPVCの劣化を抑制する活性メカニズムに基づき、金属石鹸は2つのカテゴリーに分類されます。1つはHCLを吸収し、HCL除去反応における触媒効果を抑制するものです。最も代表的な例はバリウム石鹸とカルシウム石鹸です。このタイプの金属石鹸の熱安定性は平均的です。初期の安定性は良好ではありませんが、長時間熱にさらされてもPVCの安定性は大きく変化しません。安定化過程で生成される金属塩化物は、HCLの除去に対して基本的に触媒効果を持ちません。もう1つのタイプは、HCLを吸収するだけでなく、塩化アリルと反応してPVCを安定化させます。最も代表的な例は亜鉛石鹸とカドミウム石鹸です。このタイプの金属石鹸は初期の着色性が良好ですが、長時間熱にさらされると製品が急激に変色します。特に亜鉛石鹸は急速に酸化されやすく、「亜鉛焼け」と呼ばれる現象を引き起こします。これは、亜鉛石鹸やカドミウム石鹸の安定化過程で生成される塩化物 CdCl2 と ZnCl2 が非常に強力なルイス酸であり、HCL 除去反応の触媒として作用するためです。 上記の特性に基づくと、あらゆる種類の金属石鹸を単独で使用して満足のいく結果を得ることは非常に困難です。 活性の高いカドミウム石鹸と亜鉛石鹸を、活性の低いバリウムとカルシウムと組み合わせて使用すると、初期の着色特性と長期安定性の両方が向上します。 たとえば、バリウムをカドミウム石鹸と組み合わせて使用すると、カドミウム石鹸はまず PVC 分子内の塩化アリルとエステル化して CdCl2 を生成します。次に、CdCl2 はバリウム石鹸と複分解反応を起こし、カドミウムを再生して CdCl2 を無害化します。 同じ原理は、カルシウム石鹸と亜鉛石鹸、およびバリウム石鹸と亜鉛石鹸にも当てはまります。
2. 亜リン酸塩と金属石鹸の相乗効果
亜リン酸エステルを金属石鹸と組み合わせて使用すると、金属塩化物と反応して HCL の除去に対する触媒効果を抑制し、システムの熱安定効率を高めることができます。
3. ほとんどのアルコールと金属石鹸の相乗効果
多くのアルコールと金属石鹸を組み合わせることで、HCL除去の透過期間を大幅に延長し、樹脂の変色を抑制することができます。ポリオールは金属塩化物と錯体を形成し、HCL除去における金属塩化物の触媒効果を阻害することで相乗効果を発揮すると一般的に考えられています。
4. β-ジケトン化合物と金属石鹸の相乗効果
β-ジケトン化合物は、カルボアルキル相互作用を介してPVCと反応し、それによってそれを安定化することができますが、反応速度は遅いです。カルシウム/亜鉛などのシステムと組み合わせて使用すると、安定化反応の速度を大幅に上げることができます。金属亜鉛石鹸のイオン化ポテンシャルエネルギーは比較的高く、アリル塩素と反応してPVCをエステル化し安定化します。副産物として、ZnCl2はHCLの除去の触媒として機能し、その存在は有害です。しかし、ZnCl2はカルボアルキル化の触媒でもあります。β-ジケトン化合物の添加は、ZnCl2のこの触媒効果を正確に利用し、アリルクロリドのカルボアルキル化反応を迅速に進行させます。β-ジケトン化合物とバリウム/亜鉛の相乗効果はこれに似ています。
5. 希土類安定剤と亜鉛石鹸の相乗効果
希土類安定剤自体はアリル塩素を置換する効果がありますが、単独で使用するとPVC製品が黄変します。亜鉛石鹸と併用すると、亜鉛石鹸の安定化過程で生成されるZnCl2と希土類イオンとの交換反応により、有害性の低いReCl3が生成されます。さらに、希土類はHCLと優先的に反応して希土類塩素化ヒドロキシ酸を形成するため、ZnCl2のHCL除去触媒効果が低下します。この2つの成分を組み合わせることで、初期の着色が改善され、長期安定性が大幅に向上しました。
