2.4 提高通體彩色塑料異型材耐侯性的有效措施
為了防止著色劑的褪色和老化降解,提高通體彩色塑料異型材的耐侯性能,著色劑除要選用色牢度、耐侯性較好的顏料外,還要在著色劑配方中添加適量的紫外線吸收劑,
抗氧劑等助劑。
采用相同的無機顏料生產墨綠色型材,著色劑中加不加紫外線吸收劑,抗氧劑等助劑,型材耐侯性差異很大。筆者在簡易老化箱,曾對采用兩個廠家著色劑生產的墨綠色型材進行500~800~1000小時耐侯性試驗,發現在著色劑中添加紫外線吸收劑,抗氧劑等助劑的型材僅是粗燥度變化,顏色基本不變;而著色劑中未添加紫外線吸收劑,抗氧劑等助劑的型材顏色由墨綠色-深灰色,逐漸變黑,最后表層敷上一層深灰色霧膜。所不同的是色劑中未添加紫外線吸收劑,抗氧劑等助劑的型材前期變色速度快,僅僅60個小時已開始變黑,后期變色速度慢,800小時和1000小時顏色變化不大。
通體彩色塑料異型材的耐候性能是由著色劑和異型材配方雙方共同決定的。任一方不添加紫外線吸收劑、抗氧劑等,都會影響通體塑料異型材的耐侯性能。假如著色劑沒采取抗老化措施,即使異型材配方中加大紫外線吸收劑、抗氧劑劑量,生產的通體墨綠色型材,耐侯性能依然變化不大。經老化試驗60小時后已開始明顯泛黑。因此不僅要在異型材配方,也要在著色劑配方中添加適量的紫外線吸收劑,抗氧劑等助劑。以期提高通體彩色塑料異型材在加工和使用過程中的抗熱、氧化和光老化性能。
此外顏料的種類對其遷移性有決定性影響。有機顏料的遷移性比無機顏料要顯著的多。而有機顏料中,不溶性偶氮顏料的遷移性要比色淀性偶氮顏料大。配色時還要注意色料密度不要相差太大,且不能起化學反應。色料的耐光級別最好為同一級別。以免在加工和使用過程中,由于褪色程度不一致而造成色澤的改變。
在通體彩色塑料異型材生產中,熱穩定劑和
填充劑的種類對顏料的遷移性亦有一定影響。如在配方中有鰲合劑和隔/鋇/鋅
復合穩定劑時,顏料表面析出就少。采用硬脂酸鋇、隔做穩定劑時,顏料的壓析性比使用三鹽基硫酸鉛和有機錫大。而
填料碳酸鈣的加入,則有助于改善顏料的壓析現象。
PVC塑料異型材擠出加工的固有特性決定了對著色劑的要求。塑料在熱加工中有時呈酸性,有時呈堿性,這勢必要求塑料使用的著色劑要耐一定的酸或堿性。由于耐酸或堿性影響著色劑染色的色度及色料擴散等性能,所以應選擇可耐酸或堿的著色劑。大部分的著色劑可耐一定程度的酸堿,然而超過一定值時會發生根本性變化。因而PVC塑料異型材使用的著色劑較一般塑料難選。但選用時還是有一定的原則遵循的:⑴首先確定PVC塑料的配方體系,初步判定PVC塑料的在熱加工時呈現的酸堿性,估計所呈現的酸堿度;⑵選擇耐一定酸堿的塑料色料;⑶所加的輔料是否影響色料在體系中的擴散;⑷所加的色料不影響材料體系的其他性能。依據色料的品種及染色性能選擇色料合適的配量。
鈦白粉不僅是紫外線屏蔽劑,也是增白劑,對著色劑的顏色起到一定的遮蓋作用。在塑料異型材配方中添加鈦白粉,要達到同樣的顏色效果,勢必要增加著色劑的劑量。因此一般通體彩色塑料異型材廠家,為了降低生產成本,彩色型材配方中僅加紫外線吸收劑,抗氧劑,不加鈦白粉。業內有關專家認為:添加鈦白粉雖然起到一定的遮蓋作用,需要增加著色劑的劑量。但鈦白粉在塑料異型材中發揮保護PVC分子免受紫外線傷害的作用是不可低估的。一般白色塑料異型材鈦白粉的添加量為5~6份。如在通體彩色塑料異型材配方中僅以增加0.2%的紫外線吸收劑(白色型材配方加量一般為0.3%)來取代鈦白粉,是遠遠不夠的。在通體彩色型材配方中保留2份左右的鈦白粉,則可以明顯提高通體彩色型材的耐候性能。
抗老化性能較好的幾種通體彩色塑料異型材著色劑的配置如下
⑴、黑色:PVC:100份 碳黑:3 份
⑵、墨綠色PVC:100份 碳黑:0.2份、中絡黃:0.15 、鐵青綠:0.2份
⑶、淺棕色:PVC:100份 碳黑:0.075份 鐵青綠:0.8份
以上幾種彩色塑料異型材,隨碳黑、中烙黃劑量不同,耐侯性能,依次有所不同。因此并非通體彩色和PVC/PVC雙色共擠塑料異型材完全不能在室外使用。只是在使用時要慎重:一要依據建筑所在地區來選用,如建筑所在地區紫外線
輻射強度較大,最好不要選用通體彩色(含PVC/PVC雙色共擠)型材制作塑料門窗;二對通體彩色塑料門窗的顏色要有所選擇,尤其是不要選用紅色、天藍色等艷麗色調(這些艷麗色調大都是有機顏料,耐侯性能較差)的塑料門窗;三選擇通體彩色塑料門窗時,最好選擇經國家化學產品質量測試中心檢驗,通過4000小時以上耐侯性試驗指標的廠家進行制作,通體彩色塑料門窗的耐侯性方可得以保證。
3.配方、配混料、擠出過程對通體彩色塑料異型材色差的影響
通體彩色塑料異型材顏色是根據用戶的喜愛和需要來選定的。在批量擠出過程中,生產的型材顏色和“標準樣”往往存在不同程度的色差。就其原因和型材配方、混料、擠出過程密切相關。
3.1 PVC樹脂的影響
PVC樹脂的熱分解程度與PVC樹脂中的分子質量分布的狀態有關。一般的PVC樹脂中分子質量比較集中,則熱加工溫度幅度變化較少,易于控制,熱加工中釋放的HCI的氣體便很少,塑料體系在熱加工中呈現的酸堿體系較易控制。對著色劑的分散及色澤影響較小,反之分子質量分布較分散,分子質量分布較寬,則熱加工溫度變化較大,難以控制,熱加工中釋放的HCI氣體較多,較易引起體系酸化,使著色劑分散及色澤等受影響較大,甚至出現染色失效現象。
3.2 熱穩定劑等助劑的影響
在PVC塑料加工中,產生的HCI及PVC的氧化物均會使著色劑的屬性發生變化。HCI氣體產生量的不同,對色性能具有不同程度的影響。熱穩定劑是塑料異型材熱、氧、光穩定性能的基礎要件,其品種及劑量直接影響和制約著色劑的屬性。一般的熱穩定劑呈弱堿性。熱穩定劑劑量較大時,雖然對PVC塑料擠出加工起到穩定作用。在熱加工中部分熱穩定劑釋放的HCI反應形成中性鹽,而多余的熱穩定劑便呈現強堿性,會使著色劑的色相轉色;當用量過小時,產生的HCI氣體遇小分子便產生強烈的酸性,會從根本上扭轉體系的酸堿性,勢必會導致PVC塑料使用的著色劑轉色,甚至失色、變色等,因此PVC塑料的配方體系呈酸性或堿性非常重要,酸堿度不平衡會影響產品的色澤[4]。在通體彩色型材生產實踐中,常常會發現,其它組分和劑量不變,僅僅改變穩定劑品種和劑量,擠出制品的色澤,甚至色相會發生變化。經多次調試,才基本恢復原來色澤或色相。對于色澤有嚴格要求的通體彩色塑料異型材,應選擇合適的穩定劑品種,選用的穩定劑不要輕易改變,對穩定劑的劑量要嚴格控制。
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