1. 금속비누의 시너지 효과
금속 비누가 PVC 분해를 방지하는 활성 메커니즘에 따라 금속 비누는 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 하나는 HCL만 흡수하고 HCL 제거 반응에 대한 촉매 작용을 차단하는 유형입니다. 가장 대표적인 예로는 바륨 비누와 칼슘 비누가 있습니다. 이러한 유형의 금속 비누는 열 안정성이 보통 수준입니다. 초기 안정성은 좋지 않지만 장시간 열에 노출되어도 PVC의 안정성은 크게 변하지 않습니다. 안정화 과정에서 생성되는 금속 염화물은 HCL 제거에 촉매 작용을 거의 하지 않습니다. 또 다른 유형은 HCL을 흡수할 뿐만 아니라 알릴 클로라이드와 반응하여 PVC를 안정화합니다. 가장 대표적인 예로는 아연 비누와 카드뮴 비누가 있습니다. 이러한 유형의 금속 비누는 초기 착색 특성이 우수하지만 장시간 열에 노출되면 색상이 급격히 변합니다. 특히 아연 비누는 급속 산화되기 쉬워 "아연 연소" 현상이 발생합니다. 아연 비누와 카드뮴 비누의 안정화 과정에서 생성되는 염화물 CdCl2와 ZnCl2는 매우 강한 루이스산이며 HCL 제거 반응의 촉매 역할을 하기 때문입니다. 이러한 특성 때문에 어떤 종류의 금속 비누를 단독으로 사용하여도 만족스러운 결과를 얻는 것은 매우 어렵습니다. 활성이 높은 카드뮴과 아연 비누를 활성이 낮은 바륨과 칼슘과 함께 사용하면 초기 착색 특성과 장기 안정성을 모두 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 바륨을 카드뮴 비누와 함께 사용하면 카드뮴 비누는 먼저 PVC 분자의 알릴 클로라이드와 에스테르화 반응을 거쳐 CdCl2를 생성한 다음 바륨 비누와 이중 분해 반응을 거쳐 카드뮴을 재생하고 CdCl2를 무해하게 만듭니다. 동일한 원리가 칼슘 비누와 아연 비누, 바륨 비누와 아연 비누에도 적용됩니다.
2. 인산염과 금속비누의 시너지 효과
인산 에스테르를 금속 비누와 함께 사용하면 금속 염화물과 반응하여 HCL 제거에 대한 촉매 효과를 억제할 수 있으므로 시스템의 열 안정성과 효율이 향상됩니다.
3. 대부분의 알코올과 금속비누의 상승효과
여러 알코올과 금속 비누를 함께 사용하면 HCL 제거의 투과 기간을 크게 연장하고 수지의 변색을 억제할 수 있습니다. 일반적으로 폴리올은 금속 염화물과 착물을 형성하여 HCL 제거에 대한 촉매 작용을 억제함으로써 상승 효과를 발휘하는 것으로 알려져 있습니다.
4. β-디케톤 화합물과 금속비누의 시너지 효과
β-디케톤 화합물은 카보알킬 상호작용을 통해 PVC와 반응하여 PVC를 안정화시킬 수 있지만, 반응 속도가 느립니다. 칼슘/아연과 같은 시스템과 함께 사용하면 안정화 반응 속도를 크게 높일 수 있습니다. 금속 아연 비누의 이온화 퍼텐셜 에너지는 비교적 높습니다. 알릴 염소와 반응하여 PVC를 에스테르화하고 안정화시킵니다. 부산물인 ZnCl₂는 HCl 제거 촉매 역할을 하며, 그 존재는 유해합니다. 그러나 ZnCl₂는 카보알킬화 촉매이기도 합니다. β-디케톤 화합물을 첨가하면 ZnCl₂의 이러한 촉매 효과를 정확히 활용하여 알릴 염화물의 카보알킬화 반응을 빠르게 진행할 수 있습니다. β-디케톤 화합물과 바륨/아연의 시너지 효과도 이와 유사합니다.
5. 희토류 안정제와 아연비누의 시너지 효과
희토류 안정제 자체는 알릴 염소를 치환하는 효과가 있지만, 단독으로 사용하면 PVC 제품이 황색으로 변색됩니다. 아연 비누와 함께 사용하면 아연 비누의 안정화 과정에서 생성된 ZnCl₂와 희토류 이온 사이의 교환 반응으로 유해성이 덜한 ReCl₃가 생성됩니다. 또한, 희토류는 HCl과 우선적으로 반응하여 희토류 염소화 히드록시산을 형성하는데, 이는 ZnCl₂의 HCl 제거 촉매 효과를 감소시킵니다. 두 성분의 조합은 초기 착색을 개선하고 장기 안정성을 크게 향상시켰습니다.
