近幾年,彩色
塑料門窗發展很快,通體著色,雙色共擠、腹膜、
氟碳噴涂等工藝方法生產的塑料門窗 色彩紛呈,各顯神通,深得社會不同階層廣大用戶和房地產商歡迎。2006年1月1日開始實施的JB/T180-2005未
增塑聚氯乙稀(
PVC-U)塑料門和JB/T140-2005未增塑聚氯乙。≒VC-U)
塑料窗“新標準”在材料一項規定:通體
著色型材不宜用于建筑外門窗。由于在
彩色塑料門窗中,通體彩色塑料門窗生產成本最低,在一些地區仍在廣泛應用。一些廠家生產的通體彩色(含PVC/PVC雙色共擠)門窗用
塑料異型材也分別通過了國家化學
建筑材料測試中心2000小時、4000小時、6000小時
老化標準。實踐證明,通體彩色
型材的
耐候性能,不僅和配方中的抗老化
助劑類別與劑量有關,也和
色母料原料結構及色系相關。具體問題要具體分析,不能一概而論。本文重點分析與論證了通體彩色塑料
異型材(含PVC/PVC雙色共擠)
著色劑原料結構、色彩、粒度與添加量等因素對老化性能的影響。也對通體彩色塑料異型材生產中間發生的色差現象進行了分析和研究,同時對應提出提高通體彩色塑料異型材
耐侯性和防治其在生產中變色的有效措施。
2、著色劑原料結構與色系等因素對老化性能的影響
著色劑是指能賦予
聚合物以各種靚麗色彩的物質。用于
PVC塑料的著色劑主要是顏料。一種顏料的著色能力、
透明性或不透明性以及著色
強度,通常都是顏料的本性,與PVC塑料配方無關。但是顏料的其它性能,如
熱穩定性、
光穩定性、遷移性、室外持久性和
絕緣性等則將受到配方及加工條件的影響。因此首先要考慮適用的顏料,然后才是配色和分散均勻的問題。
塑料異型材成型加工對著色劑一般要求是著色力強,性能穩定、不嚴重變色、易分散、不分解、與PVC
樹脂混合性好,不含能引起聚合物
降解的痕量離子(如Fe),不發生從型材內部移向表層的析出和移向與其接觸的其它物品的遷移現象,不影響型材的內在物理化學性能,
耐熱和耐候性優良,日曬牢度高,難溶于水,不吸收紫外線外使型材溫度上升等。概括起來主要有以下四條:
、、能滿足人們對色彩的要求;
⑵、不影響塑料異型材正常
塑化擠出成型;
、、不影響塑料異型材化學物理性能要求;
⑷、具有良好的耐候性能,能滿足門窗在戶外長期使用不變色、不老化的需要。
現在國內為塑料生產著色劑的廠家很多。但真正給塑料門窗異型材著色的廠家很少。很多廠生產的著色劑難以達到塑料門窗長期在室外使用,抗老化性能的要求。要提高著色劑的耐侯性能,必須對顏料結構與色系等因素要有所了解。
2.1 著色劑顏料結構對耐侯性的影響
著色劑顏料大致可分為無機和有機兩大類。一般無機顏料以
鈦白粉、碳黑為代表,有機顏料以大分子紅為代表,
金屬光澤顏料以金銅份為代表,熒光顏料以熒光
增白劑為代表,珠光顏料以珠光粉為代表。
無機顏料具有優良的
耐熱性、耐光性及耐
溶劑性,遮蓋力強,牢度高,原料易得,價格低廉,但透明性差,色光暗淡,相對
密度大,一般用量為1%~4%。有機顏料著色力強,色澤鮮艷,
分散性好,但耐光、耐熱性遠不及無機顏料。其用量一般在1%以下。金屬光澤顏料對機械的
磨損大。用量一般在0.5%。熒光顏料能提高白度,又不降低亮度。但這類顏料一般價格昂貴,用量在0.01~0.1%,珠光顏料能產生珍珠一樣的晶瑩閃光,加入量一般在0.5%~1%。
顏料的耐侯性由其化學結構所決定,一般無機顏料為最優[1]。無機顏料中碳黑是可用於多?塑料材料及制品,且用量最大的黑色著色劑,又可作?樗芰喜牧系墓夥?定劑;中烙黃、
氧化鐵、隔系顏料的耐侯性比較好。??是不透明的無機著色劑,可廣泛用于聚氯乙稀、聚烯?N、
聚苯乙烯、
丙烯酸樹脂等
熱塑性塑料,其著色力??、遮蓋性好,
耐水和耐溶劑性優良;有機顏料分子量高,能與PVC形成共振結構者耐侯性好。如鈦青蘭、鈦青綠、縮合偶氮系顏料、喹吖啶銅系顏料的耐侯性比較好。若必須使用耐侯性差的著色劑,應配合適宜的
穩定劑來改善。
PVC-U塑料異型材,應盡量避免與含有鐵、鈷、錳、鋅等離子的著色劑并用,以免顏料中含有的
金屬離子促進PVC制品分解加速,產生色相轉變;
硫化類著色劑例如鎘紅、鎘黃等,在采用鉛鹽作為穩定劑的PVC-U塑料
熱加工過程中,著色劑分解時會放出硫化氫,與鉛發生反應,會生成黑色硫化鉛,使型材變為灰色。
2.2 著色劑的色彩對耐侯性的影響
著色劑的耐侯性能與色彩也有相對應關系。紅色型材或加入紅顏料的彩色型材最容易
褪色,大紅壁板中的西德紅,豬肝色型材、橄欖灰色型材中鉬絡紅都是紅色先褪,而且褪的厲害,非?。淺黃色型材表皮已接近渾濁的白色,基本看不出黃色的底子。天藍色型材雖然表皮老化,有薄薄的一層深灰表皮,但仍能看到天藍色的底子。最好不用淡紅色和淡黃色。如鐵紅、鋅白、鋅鋇白、鐵黃、礦物紫、銅粉顏料等對聚氯乙稀脫氯化氫有促進作用,不宜使用。碳黑使用不當,在硬聚氯乙稀中也會促進熱老化,
PVC型材擠出生產時會分解釋放出HCI,可使
耐酸性較弱的著色劑變色。如群青在酸性條件下會游離出硫磺而褪色[2]。因此選擇這類著色劑時,應選擇有效的
熱穩定劑,將聚氯乙稀的脫氯化氫反應抑止到最小程度。
2.3 顏料粒度和劑量對耐侯性的影響
采用適當的顏料體系可防止PVC塑料性能劣化,顏料不僅可阻止
可見光,粒徑適當時也可以大大吸收紫外線,形成一種遮蔽或保護作用,抑制塑料的紫外線老化。顏料的光線遮蓋作用越大,塑料的老化越小。特別是碳黑對光穩定的效果較大,比通常的有機類
紫外線吸收劑還顯著。同時耐侯性與著色劑的劑量有關。一般來講,添加量越少色越淡,褪色程度越大,耐侯性越差。當用顏料來防止紫外線老化(此時顏料兼做
光穩定劑)時,只用必須量的著色劑是不夠的,需增大用量,以能充分遮蔽紫外線的輻照。當單位面積照射的光線能量一定時,單位面積存在的顏料量越小,一個顏料粒子吸收光線的能量就越大,所以造成褪色度越大。聚合物與色料的比例不僅決定色調的深淺,而且這一比例只能高至一定數值,否則就得不到好的結果。各種色料對一種塑料的可加入量最高比例是不同的,最高比例值越大,其著色力越強。此外最高比例值越小,則顏色對光的
穩定性就大些,但游移現象也增強。著色劑用量越少,日曬牢度越差。著色劑的用量和著色劑著色力有關,使型材達到同樣的顏色深度,所需的著色劑越少則著色力越強。著色力越強,則所需著色劑越少。減少著色劑的用量,可防止塑料內在
力學性能的變化,又可降低成本。一般來說,分散性好、色調鮮明、著色力強的顏料會使型材的光澤性、平滑性良好。著色劑的加入量一般均小于2%,某些情況下其用量可降至1.9%。幾種顏料合用時,他們的的性能應基本接近,特別是光、熱穩定性。否則性能較差的顏料先褪色,致使色調變化。
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