1. Nguyên nhân gây phân hủy nhiệt trong gia công

Hầu hết các loại nhựa (đặc biệt là PVC) đều có giới hạn chịu nhiệt nhất định. Khi bị gia nhiệt đến nhiệt độ nóng chảy (từ 160°C - 200°C tùy loại) để tạo hình, các liên kết hóa học yếu trong mạch polymer bắt đầu bị phá vỡ.

Quá trình này gây ra hiện tượng cắt mạch hoặc khâu mạch, dẫn đến việc sản phẩm bị giòn, nứt gãy. Đối với nhựa PVC, quá trình phân hủy nhiệt còn giải phóng khí axit HCl, khí này không chỉ gây độc hại mà còn quay lại xúc tác làm quá trình phân hủy diễn ra nhanh hơn, khiến sản phẩm bị cháy đen chỉ trong thời gian ngắn.

2. Cơ chế hoạt động của phụ gia ổn định nhiệt

Phụ gia ổn định nhiệt được thêm vào để can thiệp ngay khi quá trình phân hủy chớm bắt đầu. Chúng hoạt động dựa trên ba cơ chế chính:

• Hấp thụ và trung hòa axit: Phụ gia sẽ phản ứng với axit sinh ra (như HCl trong PVC) để tạo thành muối trung tính, ngăn chặn axit này phá hủy tiếp cấu trúc nhựa.
• Thay thế các nhóm không bền: Chúng thay thế các nguyên tử clo linh động kém bền trong mạch polymer bằng các nhóm bền vững hơn, giúp nhựa chịu được nhiệt độ cao hơn.
• Ngăn chặn oxy hóa: Một số hệ ổn định còn có khả năng ngăn cản phản ứng oxy hóa khử xảy ra dưới tác dụng của nhiệt.

3. Các hệ phụ gia ổn định phổ biến trên thị trường

Tùy vào ứng dụng và yêu cầu an toàn, thị trường hiện nay phân chia thành 3 nhóm chính:

Hệ ổn định Chì (Pb)

Có hiệu quả ổn định nhiệt rất cao, khả năng cách điện tốt và chi phí thấp. Tuy nhiên, do độc tính của chì, loại này đang dần bị hạn chế, chủ yếu chỉ còn dùng trong ống thoát nước hoặc vật liệu xây dựng không tiếp xúc với con người.

Hệ ổn định Canxi-Kẽm (Ca-Zn)

Đây là dòng sản phẩm "xanh", an toàn và không độc hại. Ca-Zn đang dần thay thế chì để trở thành tiêu chuẩn chung cho các sản phẩm bao bì thực phẩm, đồ chơi, dây cáp điện cao cấp và ống nước sinh hoạt.

Hệ ổn định Thiếc (Tin)

Thường ở dạng lỏng, có ưu điểm tuyệt đối về độ trong suốt. Loại này thường được dùng cho màng nhựa cứng, tấm lấy sáng hoặc các sản phẩm y tế đòi hỏi độ tinh khiết cao.

4. Tiêu chí kỹ thuật khi lựa chọn phụ gia

Không có một loại phụ gia nào vạn năng cho mọi trường hợp. Nhà sản xuất cần cân nhắc các yếu tố sau để chọn đúng loại:

• Yêu cầu về độ trong/đục: Nếu sản phẩm cần trong suốt như kính, ổn định Thiếc là lựa chọn số 1. Nếu sản phẩm đục màu (như ống nước), có thể dùng hệ Ca-Zn hoặc Chì.
• Tiêu chuẩn xuất khẩu: Nếu hàng hóa xuất sang thị trường Âu - Mỹ (yêu cầu REACH, RoHS), bắt buộc phải dùng hệ Ca-Zn không chứa kim loại nặng.
• Ảnh hưởng đến máy móc: Một số loại phụ gia kém chất lượng có thể gây ăn mòn nòng trục vít hoặc gây kết tủa tại đầu khuôn (plate-out), làm gián đoạn sản xuất.

Kết luận