UPVC发红的原因探悉

UPVC塑料异型材表面发红原因及改进措施 北京市华通发技术开发公司 吴德珍 方平 在UPVC塑料异型材的生产和使用过程中，有时会遇到异型材表面发红的问。这个问 题知不及时分析判定其原因并加以解决，往往会影响生产和产品质量。根据笔者多年来从 事UPVC塑料异型材加工和配方的技术工作体会，现将UPVC塑料异型材表面发红的原因 分析及改进措施，简述如下： 一、 异型材的表面质量 在正常的情况下，UPVC塑料异型材一般为白色，表面光滑平整。按GB8814-88要求， 异型材“不应有影响使用的伤痕、凹凸、裂纹、杂质等缺陷”，“异型材色泽应均匀一 致”。 如果采用白度计测量，正常生产的UPVC塑料异型材的白度为80左右。（见表1、表 2）] 表1和表2是我们在一家塑料异型材企业进行两组试验生产的异型材白度比。 表1 异型材白度与配方、设备模具工艺对比 表2 异型材白度与配方、PVC生产厂对比 从以上两组试验可以看出，异型材的白度受原辅材料、配方、设备、模具、工艺等多 种因素的影响。在其他因素相同的情况下，由于PVC生产厂家不同，生产的异型材白度不 同（相差1.0）；由于稳定体系不一样，采用SR-“1+2”为稳定体系生产的异型材，比采 用铅系为稳定体系生产的异型材要白一些，白度提高1.0-1.5；运用不同的设备、模具、 工艺加工不同的异型材时，其异型材表面白度也有差别（白度相差0.4-0.9）。 所以，要生产白度完全相同的异型材是比较困难的。只能采取各种措施，尽量减小异 型材表面白度的差别，做到用肉眼判断“无明显的色差”即可。 二、 异型材表面发红的原因分析 由于多方面的原因，异型材表面有色差实属正常现象。但是，如果异型材表面发红， 就属于不正常的情况了。 异型材表面发红的原因是什么呢？ 简而言之，异型材表面发红的原因是由于主要组分PVC树脂在热和光的作用下，发生 了热降解和光降解而产生变色，造成型材表面变色。 异型材表面发红大致有三种情况：一是新配方试验时异型材表面发红；二是正常生产 编号 1-1 1-2 1-3 1-4 配方 铅系 SR-“1+2” 铅系 SR-“1+2” 型材 77框 77框 门扇 门扇 设备、模具、工艺 相同 相同 白度 79.6 81.1 80.5 81.5 编号 2-1 2-2 2-3 2-4 配方 铅系 铅系 SR-“1+2” SR-“1+2” PVC生产厂 A B A B 白度 81.0 82.0 82.5 83.5 页码，1/4中国塑料加工工业协会异型材及门窗制品专业委员会 2006-11-10http://www.profilewindoor.com/00xiehui/fw/02hbsj/2000/12/02.htm 时异型材偶而发红；三是正常生产时异型材不发红，在使用中产生异型材表面发红。 异型材表面发红的情况不同，异型材表面发红的原因也不一样。 1、在新配方试验时异型材表面发红，其原因主要是配方不合理。 PVC树脂的光、热稳定性差。纯树脂加热到100℃就开始分解，超过130℃时分解得更 迅速。PVC受阳光中的紫外线和空气中的氧的影响会发生光氧化分解。PVC树脂受热和光的 作用分解后均造成树脂变色，颜色变化的顺序为：白色 粉红色 浅黄色 红色 褐色 黑 色。 为防止PVC树脂在加工过程中分解，在配方中就必须加入热稳定剂、光稳定剂、抗氧 化剂和润滑剂等十多种加工助剂。在新配方试验时，如果异型材表面发红，其原因主要是 配方设计不合理，主要是： （1） 热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂的用量不足； （2） 复合热稳定剂各组分的选择和配比不当； （3） 内、外润滑剂各组分的选择和配比不当 由于UPVC塑料异型材的配方设计涉及面广，科学性强，这里就不展开讲了。 2、在采用老配方正常生产时异型材偶而发红，其原因主要是配料和原材料问题。 对于已经过科学鉴定和较长时间生产考验的“老配方”，如果生产时异型材偶而发 红，就可以排除“配方设计不合理”的因素。如果排队仪表失灵造成工艺变化的特殊情 况，其原因是体系的热稳定性较差，主要应从配料和原材料两个方面找原因。 在配料方面，由于UPVC塑料异型材要将PVC树脂和其它十多种不同的加工助剂，按照不同 的比例配合在一起，所以配料工作不仅繁杂，而且工作量很大，有时难免出现错配、误栌 等情况。如果工人在配料时忘记或少加了热稳定剂，光稳定剂、抗氧剂和内外润滑剂等成 分，就会偶而出现异型材表面发红的问题。 在原材料方面由于频繁地更换原材料生产厂家和型号、批号，也会出现异型材表面发 红的问题。在原材料中，对异型材表面发红的影响最大的组分主要是：PVC树脂、CPE和稳 定剂。 PVC树脂的热稳定性是异型材表面发红影响最重要的原因。PVC树脂的热稳定性能决定 了它的分子量大小及其分子量分布。在同样的条件下，PVC树脂的分子量愈大，其分子量 分布愈小时，树脂的热稳定性能不一样，相对而言应当是SG-4＞SG-5＞SG-7。如果按照 SG-5型树脂，生产的异型材就有可能表面发红。另外，由于PVC树脂生产企业采用的原材 料、工艺路线、生产规模的不同、不同厂家生产的PVC树脂中存在着一定数量的偏低的分 子量组分，就会显著地降低聚合物的热稳定性，造成加工出的异型材偶而发红，在原材料 方面首先要检验PVC树脂的生产厂家和批号是否有改变，测定并相对比较不同厂家和批号 PVC树脂的热稳定性。 其次，CPE的质量也是对异型材表面发红影响的重要原因。CPE是由高密度聚乙烯 （HDPE）在盐酸水溶液中悬浮氯化而制得。其中氯含量36-38%的CPE，其结晶度和玻璃化 页码，2/4中国塑料加工工业协会异型材及门窗制品专业委员会 2006-11-10http://www.profilewindoor.com/00xiehui/fw/02hbsj/2000/12/02.htm 温度均较低，具有良好的弹性及与PVC的相溶性，广泛地被用于UPVC塑料异型材的抗冲击 改性剂。近年来各地新上马的生产CPE的中小企业较多，有的企业由于多方面的原因，其 生产的CPE中氯含量偏高或偏低，产品质量不稳定，含有较多的Cl2、HCl等低分子物，在 UPVC塑料异材加工时容易加速PVC树脂的热分解，引起异型材表面发红。 第三，热稳定剂的质量和用量也是引起异型材表面发红的重要原因。 目前在UPVC塑料异型材加工中应用的热稳定剂有三种：铅系、有机物和稀土有机物稳 定体系。要比较热稳定剂的质量，除对生产应用实际进行比较以外，主要是其金属氧 化物含量。 铅系稳定体系有复合铅和单组分铅盐自行配合两种。选择不同的铅盐种类和配比是非 常重要的，它不仅影响其热稳定效果，还会影响异型材的表面色泽。这就是有的异型材表 面色泽始终泛红的原因所在。 北京市华通发技术开发公司生产的复合加工助剂SR“1+2”采用无毒、高效的稀土有 机物为热稳定体系，同时考虑了抗氧剂、紫外线吸收剂等多种组分的各自作用和相互影 响，达到了提高热稳定性和光稳定性的综合效果。 对于热稳定性不好的PVC-CPE体系，适当增加热稳定剂的用量，可以起到消除异型材 表面发红的作用。 3、在正常生产时异型材不发红，在使用中产生异型材表面发红的问题，其主要原因 是PVC树脂的光稳定性和钛白粉的质量及用量问题。 在正常生产时异型材不发红，在使用中产生异型材表面发红的问题，反映体系热稳定 性尚可，光稳定性较差。因此要从光稳定性方面去找原因。 首先，要分析比较不同PVC树脂的光稳定性。我们知道，PVC树脂不仅热稳定性差，而 且光稳定性也差。在阳光中的紫外线和空气中的氧的作用下，PVC树脂会产生光氧化作 用，分解HCl导致老化。光氧化作用同样使PVC树脂产生变色，也造成异型材表面发红变 色。 因此，比较不同厂家和同一厂家不同批号的PVC树脂的光稳定性是必要的措施。 其次，要检查钛白粉的质量和用量。 金红石型钛白粉（TiO2）就不具备金红石型TiO2的上述特点，耐光性和耐晒性极差， 如用在塑料门窗异型材中易使窗框变色老化。因此，在遇到异型材在使用中发红的问题， 首先要检查钛白粉的型号是否用错？是否购入了假冒伪劣TiO2。 在我国一般气候下，在UPVC塑料窗框异型材中加入金红石型TiO2的用量为4-6份。在 稀土有机物稳定体系的异型材中应用金红石型TiO2可以提高异型材的光稳定性和耐候性。 在有机锡稳定体系的异型材中应用金红石型TiO2，由于有机锡耐光稳定性和耐候性较差， TiO2用量应为12-15份。 第三、要严格按照GB8814要求包装，贮存和运输UPVC塑料异型材。 GB8814规定：“异型材应该用牛皮红或塑料薄膜等包好并捆扎紧，不能使异型材外 页码，3/4中国塑料加工工业协会异型材及门窗制品专业委员会 2006-11-10http://www.profilewindoor.com/00xiehui/fw/02hbsj/2000/12/02.htm 露”。“异型材应贮存在地面平整、温度低于40℃的仓库内”。异型材在“包装、贮存及 运输过程中，不准使产品受到……日晒”等。 对以上这些要求，有的异型材生产企业和使用单位或是由于人为的原因（如：不懂、 不知道、没有要求等），常常被忽视，使生产后的异型材长时间处于高温或日晒之下，因 而也会出现异型材在生产后使用中产生表面发红的问题。 三、 异型材表面发红的改进措施 1、调整配方。采用科学、先进的配方体系和无毒、高效的热稳定体系，提高配方耐 热、光、氧的综合稳定能力。 2、建立原材料化验室。提高对异型材表面发红原因的分析能力和快速判断能力。 3、建立质量可靠的稳定的原材料供应渠道，切实保证原材料质量。 4、适当加大热稳定剂、光稳定剂和抗氧剂的用量，及时处理由于原材料变化造成的 异型材表面发红问题。 5、包装、贮存和运输UPVC塑料异型材时，应严格按照GB8814要求执行。 （摘自《塑料异型材》总第30期） 页码，4/4中国塑料加工工业协会异型材及门窗制品专业委员会 2006-11-10http://www.profilewindoor.com/00xiehui/fw/02hbsj/2000/12/02.htm