在PVC-U異型材的生產和使用過程中，有時會遇到型材表面變色的問題，這個問題如不及時分析判定其原因并加以解決，往往會影響生產和產品質量。本文結合筆者多年從事PVC-U異型材加工和配方工藝的體會，綜合分析PVC-U異型材表面變色的原因。
在表面質量正常的情況下，PVC-U異型材一般為白色，表面光滑平整。按GB8814-88要求，型材“不應有影響使用的傷痕、凸凹、裂紋、雜質等缺陷”，“型材色澤應均勻一致”。如果采用白度計測量，正常生產的PVC-U異型材的白度為80左右。
型材白度分析
從兩組試驗可以看出，型材的白度受原輔材料、配方、設備、模具、工藝等多種因素的影響。在其他因素相同的情況下，由於PVC生產廠家不同，生產的型材白度也不同（相差1.0）；由於穩定體系不一樣，采用SR-“1+ 2”為穩定體系生產的型材，比采用鉛系為穩定體系生產的型材要白一些，白度提高1.0-1.5；運用不同設備、模具、工藝，加工不同型材時，型材表面白度也有差別（白度相差0.4-0.9）。所以，要生產白度完全相同的型材比較困難。只能采取各種措施盡量減小型材表面白度的差別，做到用肉眼判斷“無明顯色差”。
高質量的型材生產是綜合考慮多種因素的結果
型材表面變色的原因分析
由於多方面原因，型材表面有色差實屬正?，F象。但是，如果型材表面變色，就屬於不正常的情況了。
型材表面變色的原因是什麼呢？簡而言之，型材表面變色的原因是由於主要組分PVC樹脂在熱和光的作用下，發生了熱降解和光降解，造成型材表面變色。型材表面變色大致有兩種情況：一是新配方試驗時型材表面變色或正常生產時型材偶爾變色；二是正常生產時型材不變色，而在使用中發生表面變色。型材表面變色的情況不同，原因也不一樣。
原因一：配方設計不合理
PVC樹脂的光、熱穩定性差，純樹脂加熱到100℃就開始分解，超過130℃時分解更為迅速。PVC受陽光中的紫外線和空氣中的氧的影響會發生光氧化分解。PVC樹脂受熱和光的作用分解後均造成樹脂變色，顏色變化的順序為：白色-粉紅色-淺黃色-紅色-褐色-黑色。
為防止PVC樹脂在加工過程中分解，在配方中就必須加入熱穩定劑、光穩定劑、抗氧劑和潤滑劑等十多種加工助劑。在新配方試驗時，如果型材表面變色，其原因主要是配方設計不合理，主要可能是：（1）熱穩定劑、光穩定劑、抗氧劑的用量不足；（2）復合熱穩定劑各組分的選擇和配比不當；（3）內、外潤滑劑各組分的選擇和配比不當。
原因二：配料和原材料問題
對於己經過科學鑒定和較長時間生產考驗的“老配方”，如果生產時型材偶爾變色，就可以排除“配方設計不合理”的因素。如果排除儀表失靈造成工藝變化的特殊情況，其原因是體系的熱穩定性較差，主要應從配料和原材料兩個方面找原因。
在配料方面，由於要將PVC樹脂和其他十多種不同的加工助劑按照不同比例配合在一起，所以配料工作不僅繁雜，且工作量很大，有時難免出現錯配、誤配等情況。如果工人在配料時忘記或少加了熱穩定劑、光穩定劑、抗氧劑和內外潤滑劑等成份，就會偶爾出現型材表面變色的問題。
在原材料方面由於頻繁地更換原材料生產廠家和型號、批號，也會出現型材表面變色問題。在原材料中，對型材表面變色的影響最大的組分主要是：PVC樹脂、CPE和熱穩定劑。
PVC樹脂的熱穩定性是造成型材表面變色最重要的原因。PVC樹脂的分子量大小及其分子量分布決定了它的熱穩定性能。在同樣的條件下，PVC樹脂的分子量愈大，其分子量分布愈小時，樹脂的熱穩定性愈好。也就是說，不同型號的PVC樹脂的熱穩定性能不一樣，相對而言應當是SG4> SG5>SG6。如果按照SG5型PVC的加工工藝條件，用來加工SG6型PVC樹脂，生產的型材就有可能表面變色。另外，由於PVC樹脂生產企業采用的原材料、工藝路線、生產規模的不同，不同廠家生產的PVC樹脂的分子量分布就不一樣；同一廠家、不同批號的PVC樹脂由於工藝條件不盡相同，其分子量分布也會有一定區別。分子量分布寬的PVC樹脂中存在一定數量的偏低分子量組分，就會顯著地降低聚合物的熱穩定性，造成加工出的型材表面變色。所以，在采用老配方生產時型材偶爾變色，在原材料方面首先要檢查PVC樹脂網頁生產廠家和批號是否有改變，測定并相對比較不同廠家和批號PVC樹脂的熱穩定性。
原因三：CPE質量
CPE的質量也是影響型材表面變色的重要原因。CPE是由高密度聚乙烯（HDPE）在鹽酸水溶液中懸浮氯化而制得，其中氯含量36-38%的CPE，其結晶度和玻璃化溫度均較低，具有良好的彈性及與PVC的相容性，廣泛用作PVC-U異型材的抗沖擊改性劑。近年來各地新上馬的生產CPE的中小企業較多，有的企業由於各方面的原因，生產的CPE中氯含量偏高或偏低，產品質量不穩定，含有較多的Cl2、HCl等低分子物，在PVC-U異型材加工時容易加速PVC樹脂的熱分解，引起型材表面變色。
原因四：熱穩定劑質量與用量
熱穩定劑的質量和用量也是引起型材表面變色的重要原因。目前在PVC-U異型材加工中應用的熱穩定劑有兩種：鉛系、有機物和稀土有機物穩定體系。要比較熱穩定劑的質量，除對生產應用實際比較以外，主要是檢測其有效成份的含量。
鉛系穩定體系有復合鉛和單組分鉛鹽自行配合兩種。選擇不同的鉛鹽種類和配比是非常重要的，它不僅影響其熱穩定效果，還會影響型材的表面色澤，這就是有的型材表面色澤始終泛紅的原因所在。
對於熱穩定性不好的PVC-U體系，適當增加熱穩定劑的用量，可以起到消除型材表面變色的作用。
原因五：鈦白粉質量
鈦白粉學名二氧化鈦，有金紅石型和銳鈦型兩種晶型。金紅石型鈦白粉質地較軟，耐候性和耐熱性較好，屏蔽紫外線的作用強，不易變黃，而且耐水性也較好，特別適用於戶外使用的塑料制品。銳鈦型鈦白粉的耐熱性和耐光性較差，有促進聚氯乙烯光老化的作用，主要適用於室內使用的制品，金紅石型鈦白粉（TiO2）是白色PVC-U異型材最理想的著色劑，同時兼有屏蔽和散射紫外線的作用，可以提高型材的耐候性和耐熱性。應當注意的是，另外一種銳鈦礦型TiO2就不具備金紅石型TiO2的上述特點，耐光性和耐曬性極差，如用在塑料門窗型材中易使窗框變色老化。因此，遇到型材在使用中變色的問題時，首先要檢查鈦白粉的型號是否用錯，是否購入了假冒偽劣TiO2。
在中國一般氣候下，在PVC-U窗框異型材中加入金紅石型TiO2的用量為4-6份（PVC100份時）。在稀土有機物穩定體系的型材中應用金紅石型TiO2可以提高型材的光穩定性和耐候性。在有機錫穩定體系的型材中應用金紅石型TiO2，由於有機錫耐光穩定性和耐候性較差，TiO2用量應為12-15份（PVC100份）。
PVC-U熱穩定性、混料及其它分析
PVC-U熱穩定性
PVC樹脂不僅熱穩定性差，光穩定性也差，在紫外線和氧的作用下，PVC樹脂會產生光氧化作用，分解脫HCl導致老化，造成型材表面變色。因此，在PVC樹脂加工過程中，要添加足夠光熱穩定劑來消除型材表面變色。在正常生產時型材不變色，在使用中出現型材表面變色的問題，反映體系熱穩定性尚可，光穩定性較差，因此要從光穩定性方面去找原因。
要分析不同PVC樹脂的光穩定性，比較不同廠家和同一廠家不同批號的PVC樹脂的光穩定性是必要的措施。
混料工藝
混料是PVC型材生產的頭道工序，也是關鍵工序，一般將PVC樹脂、穩定劑、改性劑、潤滑劑、鈦白粉等通過高速混合機進行混合，以達到顏料及組分分散均勻的目的。
庫存與包裝運輸
要嚴格按照GB8814要求包裝、貯存和運輸PVC-U異型材。GB8814規定：“型材應該用牛皮紙或塑料薄膜等包好并捆扎緊，不能使型材外露”，“型材應貯存在地面平整、溫度低於40℃的倉庫內”，型材在“包裝、貯存和運輸過程中，不準使產品受到強光照射、日曬”等。
其他
PVC型材變色是多種因素共同作用的結果。除了以上討論的內外影響因素及助劑以外，還應考慮到生產工藝和設備模具中引起型材變色的因素。主要是使PVC在熱加工、機械剪切等條件下，盡量減小熱氧降解，保證在光、氧、氣候老化條件下使型材具有更好的穩定性。這其中包括混料、擠出、塑化、定型、冷卻等各種工藝對熱氧降解的控制。
改進措施
（1）調整配方，采用科學、先進的配方體系和無毒、高效的熱穩定體系，提高配方耐熱、光、氧的綜合穩定能力；（2）建立原材料化驗室，提高對型材表面變色原因的分析能力和快速判斷能力；（3）建立質量可靠的穩定的原材料供應渠道，切實保證原材料質量；（4）適當加大熱穩定劑、光穩定劑和抗氧劑的用量，及時處理由於原材料變化造成的型材表面變色問題；（5）包裝、貯存和運輸PVC-U異型材時，應嚴格按照GB8814要求執行。
PVC-U型材的變色現象是內外多種因素共同作用的結果。其中外部條件包括紫外線照射，一定溫度、濕度及氧條件，空氣污染（塵埃硫、酸雨等）。乾熱氣候條件對PVC-U降解變色具有加速作用。內部因素則是PVC樹脂在光、氧條件下分子本身降解脫HCl變色。所以，控制PVC樹脂的質量，特別是控制PVC樹脂的降解及多烯結構的形成，是解決型材變色的首要問題。此外，PVC型材生產配方中的各種助劑，包括穩定劑、抗氧體系、鈦白粉、顏料和填料，由於各自品質的不同也存在著變色的因素。通過對配方中穩定體系的優化，同時配合必要的耐候規格金紅石鈦白粉，控制配方中樹脂和各種助劑的質量及其自身可能的變色因素，是減少型材變色現象的必要條件。
怡美小編小廖整理分享
2014-12-04
