- 导语
PVC塑料成分中含有PVC树脂、热稳定剂、润滑剂、加工改性剂、冲击改性剂、填充剂、耐老化剂、着色剂以及填料等。由于PVC分子结构中存在叔氯和烯丙基氯,故PVC型材在加工和后期的使用过程中易发生分解,脱HCL易形成共轭双键,多个双键形成,导致型材变色开始发生,其颜色变化顺序为:白色-粉红色-浅黄色-红色-黑色(碳化),故PVC质量,稳定剂质量(控制分解)和用量至关重要 。
- 相关知识
PVC树脂
PVC树脂对热极为敏感,当加热温度达到90℃以上时,就会发生轻微的热分解反应,当温度升到120C后分解反应加剧,在150℃,10分钟,PVC树脂就由原来的白色逐步变为黄色—红色—棕色—黑色。PVC树脂分解过程是由于脱HCL反应引起的一系列连锁反应,最后导致大分子链断裂。
热稳定剂
通过捕捉PVC热分解产生的HCl,防止HCl的催化降解作用。
润滑剂
润滑剂的作用是降低物料之间及物料和加工设备表面的摩擦力,从而降低熔体的流动阻力,降低熔体粘度,提高熔体的流动性,避免熔体与设备的粘附,提高制品表面的光洁度等 。可分为内润滑剂和外润滑剂。内润滑剂为金属皂、脂肪酸(酯、醇)等,外润滑剂为各种蜡,如石蜡、氯化石蜡、微晶蜡。
改性剂
作用为改善其熔体延展性差,易导致熔体破碎;PVC熔体松弛慢,易导致制品表面粗糙、无光泽及鲨鱼皮等现象;降低总的银纹引发应力,阻止银纹扩大和增长,吸收掉传人材料体内的冲击能,从而达到抗冲击的目的。如CPE(氯化聚乙烯)改性和ARC(丙烯酸酯共聚物)改性。
填料
主要为碳酸钙。在以前的配方体系中多数是填加重钙,其目的是增加刚性和降低成本,但重钙由于本身粒子形状不规则而且粒径比较粗与PVC树脂本体的相溶性差,所以其添加份数很低,而且份数增大时会对型材的色泽和表观造成影响。现在随着技术的发展,大多采用超细轻质活化碳酸钙、甚至是纳米级碳酸钙、其不仅起到增加刚性和填充的作用,而且还具有改性的作用,但是其填加比例应该加以控制。
- PVC制品变黄原因分析
1、PVC产品质量
由于PVC分子结构中存在叔氯和烯丙基氯,故PVC型材在加工和后期的使用过程中易发生分解,脱HCL易形成共轭双键,多个双键形成,导致型材变色开始发生,其颜色变化顺序为:白色-粉红色-浅黄色-红色-黑色(碳化),故PVC质量,稳定剂质量(控制分解)和用量至关重要 。
2、质量不合格钛白粉(TiO2)诱发的变色
通常TiO2有两种结构形式:锐钛型和金红石型。由于其结构,使用性能和耐老化性能不同。做为PVC型材使用TiO2必须为金红石型。但由于一些厂家生产TiO2质量问题或由于TiO2表面包覆(SiO2、AL2O3有机物)不均,结果TiO2在光催化情况之下易发生变色(变灰)现象。
3、新型增韧材料对白色型材耐候性、变色性影响
CPE做PVC增韧材料目前还被绝大多数厂家所使用,但CPE氯化聚乙烯,由于其结构的特点,在光热、氧等作用下易分解变色,使型材变黄。此外,更为主要的是CPE分解产生HCL易与铅盐稳定剂反应生成PbCl2。
在硫污染环境之下易生成Pb(ClS)2和PbS,会使型材变为红褐色和黑色。
4、硫污染和铅盐稳定剂、镉稳定剂
随着工业的发展,酸雨,硫污染日趋严重,且型材在贮存和运输过程中可能与硫磺,硫化物相接触,故发生硫化污染的可能性较大。
硫污染主要是:
Pb2++S2-→PbS (黑)
2S2-+PbCl2→Pb(ClS)2 (红褐色)
反应形成的物质为黑色或红裼色,可导致白色材变色,故使用铅盐稳定剂型材易发生硫污染。
镉类稳定剂属有毒产品,如在型材中使用,在硫化物环境中易发生如下反应:
S2-+Cd2+→CdS↓ (黄色)
会导致型材泛黄,因此镉类稳定剂,很少被使用。
- 案例分析
以下以一个PVC实例来说明主材质分析:
红外分析结果:
可见样品中出现大量的增塑剂吸收峰,掩盖了树脂主体的吸收,因此对样品进行纯化。
提纯后红外分析结果:
可见酯类增塑剂的干扰已被排除,样品主要为PVC,且谱图中还有有明显的碳酸钙吸收峰。
分析结果:
样品 主成分 含量 备注 PVC管 聚氯乙烯(PVC) 53% 含有碳酸钙,含有15%增塑剂
从分析结果可以看出,通过主材质成分分析能够大概知道某种塑料的主要含量,这对于一些企业客户已经基本满足他们的需求了!要想更加知道其余各成分的含量,还可以做个全成分分析!成分分析作用:
1、用于产品开发,可以缩短研发周期,技术成本降低。
2、分析高端产品配方,指导配方改进,工艺优化,比自身摸索效率高的多。
3、分析同行配方,知己知彼,竞争中处于优势地位。
4、判断产品质量问题的重要参考信息。(如出现杂质,异物,斑点,析出物,出油,易断裂等)
检测仪器ICP XRF UV-vis DSC+Tg GC-MS HPLC