PVC塑料異型材的變色原因分析?

　　在異型材生產(chǎn)及其應(yīng)用中，均會(huì)產(chǎn)生熱光氧化反應(yīng)，聚合物大分子在熱、壓力作用下，受微量水分、酸、堿等雜質(zhì)及空氣中的氧化，而發(fā)生分子量降低而大分子結(jié)構(gòu)改變。這種化學(xué)變化叫降解，其表現(xiàn)最直觀的是表面泛黃，光澤逐漸消失，嚴(yán)重的甚至灰變。型材變色導(dǎo)致客戶(hù)對(duì)PVC材料性能產(chǎn)生懷疑，其產(chǎn)生的后果是嚴(yán)重的。本文著重談?wù)劗愋筒牡淖兩��?br>
　　熱、氧、光老化變色許多人認(rèn)為解決型材加工色澤不一致問(wèn)題，只要使泛黃的型材生產(chǎn)線(xiàn)降低加工溫度，就能減輕色差，但也有人認(rèn)為，發(fā)黃影響最大的是PVC、CPE、穩(wěn)定劑，不同批次的PVC、CPE、穩(wěn)定劑等主輔助原料，加工中會(huì)存在不同色差，在這種情況下，即使單一加入一定量的增白劑、抗光老化劑，也起不到多大的作用。

　　熱、氧、光老化變色的主要表現(xiàn)形式是型材泛黃，有個(gè)別穩(wěn)定劑生產(chǎn)廠(chǎng)家在推廣宣傳其產(chǎn)品時(shí)宣稱(chēng)使用他們的產(chǎn)品與同類(lèi)廠(chǎng)家比，可減少份數(shù)、降低成本，其結(jié)果雖然也可以生產(chǎn)出表觀比較滿(mǎn)意的型材，但在廢品的回收中、在苛刻的工藝溫度要求中，由于其熱穩(wěn)定效率不足，對(duì)PVC分子結(jié)構(gòu)的損害又不是肉眼所能觀察到的，所以生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)以下一些情況：

　�。�1）型材在加工時(shí)就發(fā)現(xiàn)色澤不統(tǒng)一（如色澤有輕微偏差是允許的）；

　�。�2）加熱變形后型材明顯黃變；

　�。�3）加熱后狀態(tài)良好，但型材制成門(mén)窗時(shí)間不長(zhǎng)就變灰。型材正常生產(chǎn)中不發(fā)黃，而在后來(lái)的成窗制品時(shí)發(fā)黃。

　　在型材生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)原料及模具等基本條件無(wú)變化時(shí)，如果將其塑化段及均化段的溫度提高5℃左右，所產(chǎn)生的型材發(fā)生黃變傾向，也說(shuō)明其熱穩(wěn)定效率不足，應(yīng)增加熱穩(wěn)定劑的加入量，尤其是配方中加入熒光增白劑等增白助劑時(shí)，熱穩(wěn)定劑不足，增白效果不明顯。

　　PVC分子結(jié)構(gòu)與顏色的關(guān)系

　�。�1）因PVC樹(shù)脂是一種熱敏性塑料，其光穩(wěn)定性較差，在熱和光的作用下，支鏈發(fā)生脫HCI反應(yīng)、多烯結(jié)構(gòu)分子，當(dāng)主鏈出現(xiàn)共扼雙鍵數(shù)量不太多時(shí)產(chǎn)生微量色差，氯化氫首先會(huì)與周?chē)鷿撛诘膶?duì)酸活性的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，而共扼雙鍵成為PVC分子鏈內(nèi)新的活性位置，被光引發(fā)成大分子游離基后，PVC就容易遭受氧化，產(chǎn)生色變。

　�。�2）PVC樹(shù)脂中存在一定數(shù)量偏低低分子量組分，降低了聚合物的熱穩(wěn)定性，PVC分解的機(jī)理有游離基機(jī)理、離子機(jī)理、單分子機(jī)理等，PVC分解除穩(wěn)定劑外還有可能受到PVC樹(shù)脂本身質(zhì)量的影響，如PVC樹(shù)脂內(nèi)是否存有殘留過(guò)多的引發(fā)劑。

　�。�3）聚合物中如存在某種雜質(zhì)，例如在聚合過(guò)程中加人的引發(fā)劑、催化劑、酸、堿等去除不盡，或在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中吸收水分，都會(huì)降低聚合物的穩(wěn)定性。因?yàn)檫@些物質(zhì)能引起分子-離子降解反應(yīng)，CPE中含有較多Cl2、HCl等低分子物，易加速樹(shù)脂熱分解。因此對(duì)穩(wěn)定不好的PVC+CPE體系，通過(guò)增加穩(wěn)定劑用量也可消除一些型材泛黃問(wèn)題。

　　（4）硬PVC結(jié)構(gòu)型材，它是由PVC作連續(xù)相的多相聚合物與混合物捏合熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑潤(rùn)滑劑、填充劑與顏料構(gòu)成的混合體系，當(dāng)PVC異型材曝露在自然環(huán)境時(shí)，一旦PVC組分脫氯化氫后，碳酸鈣原組分會(huì)轉(zhuǎn)化成氯化鈣新組分，它分散在氧化降解物層內(nèi)，并形成潛在的吸水位置，這是戶(hù)外型材發(fā)黃的原因之一。

　�。�5）除了溫度還有應(yīng)力，塑料在成型之前，在高攪、冷攪、擠出等過(guò)程中，受到剪切應(yīng)力和拉伸應(yīng)力的作用而引起熱降解。

　　解決色差時(shí)，單一的方法并不能較理想處理問(wèn)題，如從以下4個(gè)方面全盤(pán)考慮，解決起來(lái)更快捷些：

　�。�1）降低加工溫度比不降低加工溫度色澤變白些；

　　（2）在復(fù)合穩(wěn)定劑中單純加單鉛鹽效果不比增加復(fù)合穩(wěn)定劑效果好；

　�。�3）單純加穩(wěn)定劑又不如既選用部分穩(wěn)定劑，又選用增白母料或高白度填料、增加鈦白粉效果快；

　　（4）單純加鈦白粉再適度增加一些內(nèi)潤(rùn)滑劑效果更佳。

　　一般認(rèn)為低分子物質(zhì)對(duì)聚合物有增塑作用，機(jī)理之一是大分子與小分子之間的相互作用代替大分子之間的相互作用，從而使大分子鏈段運(yùn)動(dòng)容易得多。

　　上述措施會(huì)從不同程度上阻止PVC分解，減少型材加工中色澤不一致現(xiàn)象，筆者認(rèn)為最有效途徑是從穩(wěn)定體系優(yōu)化設(shè)計(jì)，從根本上抑制PVC共扼多稀發(fā)色結(jié)構(gòu)。

　　生產(chǎn)實(shí)踐中用自制的紫外燈管對(duì)型材進(jìn)行紫外老化12小時(shí)，有明顯顏色變化。及時(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行自然氣候暴露老化試驗(yàn)無(wú)疑是必要的，以便從小料方面篩選出具有優(yōu)良耐候性的配方。

　　鉛硫污染變色據(jù)報(bào)道：“PVC型材在室外經(jīng)雨淋和強(qiáng)陽(yáng)光照射后，型材局部表面發(fā)生變色，有的是同一窗上有一根型材上在殘存雨點(diǎn)的地方變色程度更厲害，表面色澤呈淡灰色或淺灰色”。除其他原因外，群青作為淡青色作色劑分散下均是其原因之一，群青一一硅酸鋁的含硫復(fù)合物，耐堿不耐酸，在PVC型材中使用量過(guò)大或大量積聚，從理論上講，與含硫化合物作用可能生成黑色的硫化鉛，變色的現(xiàn)象已在不少型材門(mén)窗廠(chǎng)出現(xiàn)，這是使用鉛鹽系列穩(wěn)定劑同時(shí)加入較低質(zhì)量鈦白粉和群青的型材廠(chǎng)值得注意的問(wèn)題。

　　也有廠(chǎng)家報(bào)告與橡膠密封條接觸的型材亦有明顯變色，且變色向周?chē)鷶U(kuò)延，除劣質(zhì)密封條中含有易析出的機(jī)油類(lèi)材料等，其另外原因有橡膠密封條中殘存的硫與鉛作用生成硫化鉛的結(jié)果。