2.4 提高通体彩色塑料异型材耐侯性的有效措施
为了防止着色剂的褪色和老化降解,提高通体彩色塑料异型材的耐侯性能,着色剂除要选用色牢度、耐侯性较好的颜料外,还要在着色剂配方中添加适量的紫外线吸收剂,
抗氧剂等助剂。
采用相同的无机颜料生产墨绿色型材,着色剂中加不加紫外线吸收剂,抗氧剂等助剂,型材耐侯性差异很大。笔者在简易老化箱,曾对采用两个厂家着色剂生产的墨绿色型材进行500~800~1000小时耐侯性试验,发现在着色剂中添加紫外线吸收剂,抗氧剂等助剂的型材仅是粗燥度变化,颜色基本不变;而着色剂中未添加紫外线吸收剂,抗氧剂等助剂的型材颜色由墨绿色-深灰色,逐渐变黑,最后表层敷上一层深灰色雾膜。所不同的是色剂中未添加紫外线吸收剂,抗氧剂等助剂的型材前期变色速度快,仅仅60个小时已开始变黑,后期变色速度慢,800小时和1000小时颜色变化不大。
通体彩色塑料异型材的耐候性能是由着色剂和异型材配方双方共同决定的。任一方不添加紫外线吸收剂、抗氧剂等,都会影响通体塑料异型材的耐侯性能。假如着色剂没采取抗老化措施,即使异型材配方中加大紫外线吸收剂、抗氧剂剂量,生产的通体墨绿色型材,耐侯性能依然变化不大。经老化试验60小时后已开始明显泛黑。因此不仅要在异型材配方,也要在着色剂配方中添加适量的紫外线吸收剂,抗氧剂等助剂。以期提高通体彩色塑料异型材在加工和使用过程中的抗热、氧化和光老化性能。
此外颜料的种类对其迁移性有决定性影响。有机颜料的迁移性比无机颜料要显著的多。而有机颜料中,不溶性偶氮颜料的迁移性要比色淀性偶氮颜料大。配色时还要注意色料密度不要相差太大,且不能起化学反应。色料的耐光级别最好为同一级别。以免在加工和使用过程中,由于褪色程度不一致而造成色泽的改变。
在通体彩色塑料异型材生产中,热稳定剂和
填充剂的种类对颜料的迁移性亦有一定影响。如在配方中有鳌合剂和隔/钡/锌
复合稳定剂时,颜料表面析出就少。采用硬脂酸钡、隔做稳定剂时,颜料的压析性比使用三盐基硫酸铅和有机锡大。而
填料碳酸钙的加入,则有助于改善颜料的压析现象。
PVC塑料异型材挤出加工的固有特性决定了对着色剂的要求。塑料在热加工中有时呈酸性,有时呈碱性,这势必要求塑料使用的着色剂要耐一定的酸或碱性。由于耐酸或碱性影响着色剂染色的色度及色料扩散等性能,所以应选择可耐酸或碱的着色剂。大部分的着色剂可耐一定程度的酸碱,然而超过一定值时会发生根本性变化。因而PVC塑料异型材使用的着色剂较一般塑料难选。但选用时还是有一定的原则遵循的:⑴首先确定PVC塑料的配方体系,初步判定PVC塑料的在热加工时呈现的酸碱性,估计所呈现的酸碱度;⑵选择耐一定酸碱的塑料色料;⑶所加的辅料是否影响色料在体系中的扩散;⑷所加的色料不影响材料体系的其他性能。依据色料的品种及染色性能选择色料合适的配量。
钛白粉不仅是紫外线屏蔽剂,也是增白剂,对着色剂的颜色起到一定的遮盖作用。在塑料异型材配方中添加钛白粉,要达到同样的颜色效果,势必要增加着色剂的剂量。因此一般通体彩色塑料异型材厂家,为了降低生产成本,彩色型材配方中仅加紫外线吸收剂,抗氧剂,不加钛白粉。业内有关专家认为:添加钛白粉虽然起到一定的遮盖作用,需要增加着色剂的剂量。但钛白粉在塑料异型材中发挥保护PVC分子免受紫外线伤害的作用是不可低估的。一般白色塑料异型材钛白粉的添加量为5~6份。如在通体彩色塑料异型材配方中仅以增加0.2%的紫外线吸收剂(白色型材配方加量一般为0.3%)来取代钛白粉,是远远不够的。在通体彩色型材配方中保留2份左右的钛白粉,则可以明显提高通体彩色型材的耐候性能。
抗老化性能较好的几种通体彩色塑料异型材着色剂的配置如下
⑴、黑色:PVC:100份 碳黑:3 份
⑵、墨绿色PVC:100份 碳黑:0.2份、中络黄:0.15 、铁青绿:0.2份
⑶、浅棕色:PVC:100份 碳黑:0.075份 铁青绿:0.8份
以上几种彩色塑料异型材,随碳黑、中烙黄剂量不同,耐侯性能,依次有所不同。因此并非通体彩色和PVC/PVC双色共挤塑料异型材完全不能在室外使用。只是在使用时要慎重:一要依据建筑所在地区来选用,如建筑所在地区紫外线
辐射强度较大,最好不要选用通体彩色(含PVC/PVC双色共挤)型材制作塑料门窗;二对通体彩色塑料门窗的颜色要有所选择,尤其是不要选用红色、天蓝色等艳丽色调(这些艳丽色调大都是有机颜料,耐侯性能较差)的塑料门窗;三选择通体彩色塑料门窗时,最好选择经国家化学产品质量测试中心检验,通过4000小时以上耐侯性试验指标的厂家进行制作,通体彩色塑料门窗的耐侯性方可得以保证。
3.配方、配混料、挤出过程对通体彩色塑料异型材色差的影响
通体彩色塑料异型材颜色是根据用户的喜爱和需要来选定的。在批量挤出过程中,生产的型材颜色和“标准样”往往存在不同程度的色差。就其原因和型材配方、混料、挤出过程密切相关。
3.1 PVC树脂的影响
PVC树脂的热分解程度与PVC树脂中的分子质量分布的状态有关。一般的PVC树脂中分子质量比较集中,则热加工温度幅度变化较少,易于控制,热加工中释放的HCI的气体便很少,塑料体系在热加工中呈现的酸碱体系较易控制。对着色剂的分散及色泽影响较小,反之分子质量分布较分散,分子质量分布较宽,则热加工温度变化较大,难以控制,热加工中释放的HCI气体较多,较易引起体系酸化,使着色剂分散及色泽等受影响较大,甚至出现染色失效现象。
3.2 热稳定剂等助剂的影响
在PVC塑料加工中,产生的HCI及PVC的氧化物均会使着色剂的属性发生变化。HCI气体产生量的不同,对色性能具有不同程度的影响。热稳定剂是塑料异型材热、氧、光稳定性能的基础要件,其品种及剂量直接影响和制约着色剂的属性。一般的热稳定剂呈弱碱性。热稳定剂剂量较大时,虽然对PVC塑料挤出加工起到稳定作用。在热加工中部分热稳定剂释放的HCI反应形成中性盐,而多余的热稳定剂便呈现强碱性,会使着色剂的色相转色;当用量过小时,产生的HCI气体遇小分子便产生强烈的酸性,会从根本上扭转体系的酸碱性,势必会导致PVC塑料使用的着色剂转色,甚至失色、变色等,因此PVC塑料的配方体系呈酸性或碱性非常重要,酸碱度不平衡会影响产品的色泽[4]。在通体彩色型材生产实践中,常常会发现,其它组分和剂量不变,仅仅改变稳定剂品种和剂量,挤出制品的色泽,甚至色相会发生变化。经多次调试,才基本恢复原来色泽或色相。对于色泽有严格要求的通体彩色塑料异型材,应选择合适的稳定剂品种,选用的稳定剂不要轻易改变,对稳定剂的剂量要严格控制。
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