白色PVC—U门窗异型材的粉色现象

白色PVC—U门窗异型材的粉色现象

Yisu Plastec co.,Ltd 王凯

摘要：本文对白色PVC—U门窗异型材的粉色现象进行了分类描述，分析探讨了发生粉色现象的原因机理，提出了解决的措施和思路。

关键词：PVC—U门窗异型材粉色发色机理颜色污染性

1．前言

白色PVC—U门窗异型材的粉色现象是不少型材厂曾遇到过的一个疑难问题，笔者曾对其进行过探讨[1]。据了解，从九八年至今，异型材的粉色现象又在不同地区、不同厂家多次发生，其发色情况亦呈现多样化趋势，而对其理解和分析也有多种观点[2]，笔者认为其中的一些观点值得商榷，现结合多年从事异型材生产应用工作的经验提出供探讨的观点。

2．白色PVC—U门窗异型材粉色现象的概述

根据异型材发生粉色的状态和发生粉色时外部环境条件的不同，可大致将白色PVC—U门窗异型材的粉色现象分为三类：

2．1异型材在挤出加工过程或实验室加热检测时发生的型材整体粉色现象；

2．2异型材在长期贮存或使用后发生在型材表面的粉—黄色现象；

2．3异型材产出后直接在室外贮存或使用过程短期内即发生在型材表面的粉色现象

这类粉色现象多发生在春末夏初和秋季直射光照、夏季漫射光照或透射光照以及潮湿环境下，且在一定的条件下粉色现象往往又会自动消失，而如果异型材产出后先贮存在室内一段时间后再放在室外或使用则不易发生该类粉色现象。

3．白色PVC—U门窗异型材粉色现象的原因分析与解决措施

3．1对于第一、二类粉色现象，无论是由于生产配方稳定剂用量设计不足、

配料漏加助剂、加工温度失控、物料受热时间过长还是PVC树脂、热稳定剂或钛白粉质量较差，笔者认为发生粉色或粉—黄色的主要原因都是PVC材料本身产生分解从而形成多烯发色体所致，其机理在拙文中已做过较详阐述，在此不再一一赘述。对于这两类粉色现象，应从如下几个方面着手解决：

3．1．1严格控制PVC树脂、钛白粉、热稳定剂等在异型材生产加工和使用过程中能对PVC分子分解产生明显影响的原材料的质量

生产验证充分表明：使用质量优异的PVC树脂或热稳定剂能保证PVC分子在加工过程中分解程度低从而使异型材呈现偏青—蓝色相，反之，异型材则呈现偏粉—黄

色相；钛白粉虽然在加工过程中不会对PVC分子降解产生不良影响，但质量优异的钛白粉由于其粒度分布均匀和表面经过处理可以在材料内分布均匀等原因，使异型材呈现偏青—蓝色相，KRONOS—2220型钛白粉即是一明显例证。此外，钛白粉在异型材中是一种主要的光稳定剂，在型材的使用过程中能有效屏蔽紫外线，降低PVC分子的光氧降解从而改善型材使用过程中发生在表面的粉—黄色现象，TiO2表面的光催化循环理论也对塑料由于气候原因出现的一些变色现象进行了解释[3]。

3．1．2根据挤出机性能和物料在挤出机内的停留时间设计配方稳定体系和润滑体系，以提高材料的剩余稳定性[4]；同时，保证配料计量的精确性并根据挤出机、模具、配方的特点合理设置控制生产工艺条件，避免物料在加工过程中过度分解。

3．1．3有机硫醇锡类热稳定剂具有优异的综合稳定效果，能有效地抑制PVC 分子分解形成多烯发色体从而抑制PVC材料本身发生粉色，其不足之处是易与铅盐稳定剂产生交叉污染，有条件的型材厂不妨选用。

3．1．4 异型材生产中常用的硬脂酸钙（CaSt）是一种具有热稳定作用的润滑剂，它虽然加工性好但在高于160℃及加热时间较长时会使PVC变成微红色[5]，从而导致生产的白色型材呈现浅粉色，对此应予以注意。

3．1．5根据颜色互补性原理，适量添加蓝、绿色颜料或色母料会明显改善异型

材的色相，这对于二次回用料来讲是一种非常有效的解决色差的方法，也可以改善异型材使用过程中发生的粉—黄色问题。

3．2 对于第三类粉色现象，笔者认为其根本原因在于部分型材厂使用的原料中含有具有颜色污染性的材料，通常这类材料含有酚羟基或易生成酚羟基。经验证部分原料厂生产的亚磷酸酯类产品就是一种非常有代表性的色污染性材料。

3．2．1 亚磷酸酯类材料的发色机理分析

亚磷酸酯类材料由于具有螯合作用和辅助抗氧剂功能，能在很大程度上改善PVC 材料的热氧稳定性并有利于异型材的热熔焊接性能而被较为广泛地应用于门窗异型材生产中。常被用在异型材生产中的亚磷酸酯品种有亚磷酸三苯酯（TPP）和亚磷酸一苯二异辛酯（PDIOP），其中TPP由苯酚和三氯化磷反应制得，而PDIOP由TPP和异辛醇反应制得。由于苯酚是一种化学性质不稳定的材料，它在光照下会发生互变异构反应从而呈现红褐色。可知如果TPP制作过程中控制不严格，会造成产品羟基值过大亦即残留较多的苯酚单体，而这样的产品若用在异型材生产中，很容易导致型材在室外贮存或应用时表面发生粉色现象；即使TPP中无残留苯酚单体，由于其水解稳定性差，在潮湿、光照和受热条件下会发生水解生成苯酚单体从而也可以导致型材表面发生粉色现象，笔者认为这是型材在潮湿环境下易发生粉色现象的主要原因；若TPP中既无残留苯酚亦不发生水解，型材发生粉色的可能性会大为降低，但TPP分子在合适的条件下是否会发生互变异构反应从而导致型材发生粉色仍是值得研究的一个问题。而由于互变异构反应是可逆的，故在一定条件下粉色现象又可以消失。

PDIOP由TPP制得，虽然它的水解稳定性好于TPP，故其导致型材发生粉色的可能性仍然是存在的。验证表明质量优异的PDIOP一般不会引发型材发生粉色，它不仅可在生产过程中会明显改善PVC材料的色相，还可以改善型材的热熔焊接性能，这应

是该类材料的螯合剂和辅助抗氧剂功能发挥的效果。

不仅是亚磷酸酯类材料，其它含有类似结构或具有类似性质的材料也有可能引发异型材表面发生粉色现象。需要说明的是有的异型材厂自己虽然未直接使用这类材料，但生产的型材却发生这类粉色现象，这说明他们所使用的复合稳定剂或PVC树脂等其它原料内含有类似结构或具有类似性质的材料，提示原料生产厂对这个问题也要予以足够的重视。

对于第三类粉色现象为什么易发生在春末夏初和秋季直射光照、夏季漫射光照或透射光照条件下以及为什么异型材产出后先贮存在室内一段时间后再放在室外或使用则不易发生该类粉色现象原因机理尚不清楚，也未见有相关的报道。笔者推测，一方面型材产出后，其有关构成材料的分子仍处于较易受到激发的活化状态，亦即存在“活性期”问题；另一方面能够产生色污染性的材料分子发生互变异构反应所需的能量范围比较窄，而春末夏初和秋季的直射光、夏季的漫射光或透射光的能量刚好能激发该类材料分子内部的电子产生能级跃迁而显色。

3．3 钛白粉的质量与第三类粉色现象的关系

有人认为钛白粉的质量有问题能够导致第三类粉色现象，对此笔者不予赞同，但同意钛白粉的质量有问题能够导致型材在贮存或使用后表面呈现粉—黄色相或表面变成灰、黑色且灰、黑色在一定条件下可以消失的观点。前一点是显而易见的，本文亦有简述；而后一点大都发生在使用锐钛型钛白粉或表面未进行包覆处理的金红石型钛白粉生产的型材上，笔者在九九年曾进行过一次的验证，其机理有关资料已有详细论述[3]，本文不再赘述。

4．结论

4．1白色PVC—U异型材的粉色现象可以从材料的发色结构、发色机理方面

进行较为充分的分析论证。

4．2要解决白色PVC—U异型材的粉色问题，除从PVC材料本身是否形成发色结构角度进行考虑外，还应充分验证生产原料中是否含有颜色污染性材料。

4．3TPP的的质量及其稳定性与白色PVC—U异型材的粉色现象有密切的关系，而PDIOP的效果明显优于TPP。

4．4亚磷酸酯类材料可以提高PVC的热氧稳定效果从而改善异型材的色相和热熔焊接性能，但尚未见到详细的研究报道，是一个值得研究论证的课题。

4．5异型材产出后贮存在干燥通风的室内，远离热源并避免阳光照射一段时

期后再使用会减少粉色现象的发生。

4．6 选用质量优异的金红石型钛白粉可以明显改善异型材在使用过程中由于气候原因而出现的一些变色现象和光泽损失及粉化问题。

4．6复合稳定剂等原料生产厂在配方设计和材料选用时要对所用材料、助剂

的颜色稳定性进行充分的研究论证，以免使用具有颜色污染性的原料而给异型材生产厂造成难以查找和解决的隐患。