Razones y soluciones para el amarilleamiento de perfiles de PVC

En la producción del perfil de PVC y su aplicación, se producirá una reacción de fotooxidación térmica. La macromolécula del polímero se oxidará debido a trazas de humedad, ácido, álcali y otras impurezas bajo la acción del calor y la presión, lo que provocará una disminución del peso molecular y cambios en la estructura molecular. Este cambio químico se denomina degradación, y su efecto más evidente es que la superficie se vuelve amarillenta, el brillo desaparece gradualmente e incluso cambia al gris. La decoloración del perfil hace que el cliente dude sobre el rendimiento del material PVC, lo cual tiene consecuencias graves.
Decoloración del perfil de PVC
Calor, oxígeno, fotoenvejecimiento
Muchas personas piensan que resolver el problema del procesamiento inconsistente de colores en los perfiles puede reducir la aberración cromática, siempre y cuando se disminuya la temperatura de procesamiento en la línea de producción de perfiles amarillentos. Sin embargo, algunas personas creen que el mayor efecto de amarilleamiento proviene del PVC, el CPE, los estabilizantes, así como de diferentes lotes de PVC, CPE y otros materiales auxiliares principales, lo que genera distintas variaciones de color durante el procesamiento. En este caso, incluso si se añade una cierta cantidad de abrillantador o agente anti-fotodegradación de manera uniforme, esto no tendrá gran impacto.
La principal manifestación de la decoloración causada por el calor, el oxígeno y el fotoenvejecimiento es el amarilleamiento de los perfiles. Algunos fabricantes de estabilizantes afirman utilizar sus productos en comparación con fabricantes similares al promocionarlos, lo que puede reducir el número de copias y disminuir los costos. Pueden producir perfiles aparentemente satisfactorios, pero durante la recuperación de productos residuales, ante los exigentes requisitos de temperatura del proceso, debido a la falta de eficiencia en la estabilidad térmica, el daño a la estructura molecular del PVC no se observa a simple vista; por lo tanto, durante la producción ocurren las siguientes situaciones:
(1) Cuando se procesa el perfil, se observa que el color no es uniforme (si se permite una ligera desviación del color);
(2) El perfil queda obviamente amarillo después del calentamiento y la deformación;
(3) El estado es bueno después del calentamiento, pero el perfil se vuelve gris cuando la puerta y la ventana no son largas. El perfil no se amarillea durante la producción normal, pero sí lo hace en productos con ventanas realizados posteriormente.
En el proceso de producción de perfiles, cuando las condiciones básicas de materias primas y moldes no se modifican, si la temperatura de la sección de plastificación y la sección de homogeneización se aumenta en aproximadamente 5 °C, el perfil resultante presentará una tendencia al amarilleo, lo que indica que la eficiencia de estabilidad térmica es insuficiente. Debe incrementarse la cantidad de estabilizador térmico añadido, especialmente cuando se incorpora a la formulación un agente auxiliar blanqueador como un agente fluorescente, ya que en estos casos el estabilizador térmico resulta insuficiente y el efecto blanqueador no es evidente.
Relación entre la estructura molecular y el color del PVC
(1) Debido a que la resina de PVC es un tipo de plástico sensible al calor, su estabilidad a la luz es escasa. Bajo la acción del calor y la luz, la cadena lateral experimenta una reacción de eliminación de HCl y se forman moléculas con estructura polieno. Cuando el número de dobles enlaces conjugados en la cadena principal no es demasiado grande, se produce una ligera diferencia de color; el cloruro de hidrógeno reacciona primero con las sustancias potencialmente ácido-activas presentes en su entorno, convirtiendo así su doble enlace conjuntado en un nuevo sitio activo en la cadena molecular del PVC. Después de ser inducido por la luz hacia un radical macromolecular, el PVC se oxida fácilmente, provocando un cambio de color.
(2) Existe un cierto número de componentes de bajo peso molecular en la resina de PVC, lo que reduce la estabilidad térmica del polímero. El mecanismo de descomposición del PVC incluye el mecanismo de radicales libres, el mecanismo iónico, el mecanismo de molécula individual, entre otros. Este proceso puede verse afectado por la calidad misma de la resina de PVC, como, por ejemplo, si hay un exceso de iniciador residual en la resina.
(3) Si hay alguna impureza en el polímero, por ejemplo, si el iniciador, catalizador, ácido, álcali, etc., añadidos durante la polimerización no se eliminan completamente, o si el agua es absorbida durante el almacenamiento y transporte, la estabilidad del polímero se reduce. Esto se debe a que estas sustancias pueden provocar una reacción de degradación molecular-iónica, haciendo que el CPE contenga más sustancias de bajo peso molecular, como Cl₂ y HCl, lo que fácilmente acelera la descomposición térmica de la resina. Por lo tanto, en el caso del sistema PVC-CPE que no es estable, el problema del amarilleo de algunos perfiles puede solucionarse aumentando la cantidad de estabilizante.
(4) estructura de perfil de PVC rígido, que está compuesta por polímero de PVC para la fase continua de la mezcla multifásica, amasada con estabilizadores térmicos, estabilizadores frente a la luz, lubricantes, cargas y pigmento; sistema mixto que forma el perfil de PVC. Cuando se expone al entorno natural, una vez que el componente de PVC se deshidroclorina, el componente original de carbonato de calcio se convierte en un nuevo componente de cloruro de calcio, el cual se dispersa en la capa de degradación oxidativa y crea una posición potencialmente susceptible a la absorción de agua, lo que es la causa del amarilleamiento del perfil utilizado en exteriores. Uno.
(5) Además de la temperatura y el esfuerzo, el plástico está sometido a esfuerzo térmico debido al esfuerzo cortante y al esfuerzo de tracción durante procesos como agitación intensa, agitación en frío, extrusión, etc., antes del moldeo.
Al resolver las aberraciones cromáticas, un solo método no es ideal para abordar los problemas. Por ejemplo, desde los siguientes cuatro aspectos, es más rápido de solucionar:
(1) reduciendo la temperatura de procesamiento y blanqueando sin reducir la temperatura de procesamiento;
(2) El efecto de simplemente agregar una sola sal de plomo al estabilizador compuesto no es mejor que aumentar la cantidad del estabilizador compuesto;
(3) Es mejor utilizar algunos estabilizantes en lugar de estabilizantes, y emplear masterbatch blanqueador o relleno de alta blancura para aumentar el efecto del dióxido de titanio.
(4) Simplemente añada dióxido de titanio y luego aumente moderadamente el efecto de algunos lubricantes internos. Generalmente se cree que las sustancias de bajo peso molecular tienen efectos plastificantes sobre los polímeros. Uno de los mecanismos es que la interacción entre macromoléculas y moléculas pequeñas reemplaza la interacción entre las propias macromoléculas, lo que hace que el movimiento de los segmentos macromoleculares sea mucho más fácil.
Las medidas mencionadas anteriormente evitarán la descomposición del PVC en diferentes grados y reducirán la inconsistencia del color en el procesamiento de perfiles. La forma más eficaz es optimizar el diseño desde un sistema estable e inhibir fundamentalmente la estructura conjugada y poco común del color en el PVC.
En la práctica de producción, el perfil se sometió a envejecimiento UV durante 12 horas con un tubo de lámpara UV de fabricación propia, y se observó un cambio significativo en el color. Sin duda, es necesario realizar pruebas oportunas del producto para exposición natural al clima y envejecimiento, con el fin de seleccionar rápidamente las formulaciones con excelente resistencia a la intemperie a partir de pequeños materiales.
Contaminación por plomo y azufre
Después de que el perfil de PVC se expone a la lluvia y a la fuerte luz solar al aire libre, la superficie del perfil se decolora. Algunos de los perfiles en la misma ventana están más decolorados en el lugar donde permanecen las gotas de lluvia, y el color de la superficie es gris claro o gris ceniza. Entre otras razones, también contribuye a esto la distribución desigual del ultramarina como colorante cian claro. El compuesto de azufre que contiene silicato de aluminio y ultramarina es resistente al álcali y al ácido, y se utiliza en grandes cantidades en los perfiles de PVC. Teóricamente, se dice que este fenómeno de decoloración podría ser causado por la acción de los compuestos de azufre, y ya ha aparecido en muchas fábricas de puertas y ventanas con perfiles. Este es un problema notable en la utilización de estabilizadores de la serie de sales de plomo, así como en la adición de dióxido de titanio y perfiles de ultramarina de menor calidad.
Algunos fabricantes han informado que los perfiles en contacto con las tiras de sellado de caucho también presentan una decoloración evidente, la cual se extiende hacia la periferia. Además de las tiras de sellado de calidad inferior, que contienen materiales similares al aceite fácilmente depositados, entre otros, la otra razón es el azufre y el plomo residuales en la tira de sellado de caucho, lo que resulta en la formación de sulfuro de plomo.
Blanqueamiento de materiales perfilados
El dióxido de titanio es el mejor pigmento blanco y se utiliza ampliamente en perfiles plásticos. También es un muy buen agente protector contra la luz. El dióxido de titanio tipo rutilo (tipo R) tiene una densidad relativa de 4,26 y un índice de refracción de 2,72. Puede reflejar o refractar la mayor parte de la luz visible, y absorbe completamente la luz ultravioleta con una longitud de onda inferior a 410 nm. Posee buena resistencia al calor y a la intemperie, además de tener un fuerte efecto protector contra los rayos ultravioleta. Es una de las materias primas importantes para garantizar la resistencia a la intemperie de los perfiles, así como para inhibir la deshidrocloración del PVC y retrasar su descomposición. Sin embargo, debido a su alto precio en el mercado, algunos fabricantes reducen la cantidad de dióxido de titanio a 3,6 partes, o incluso menos, lo que reduce considerablemente la durabilidad frente a los agentes atmosféricos del perfil.
Cuando el contenido de dióxido de titanio en el producto es del 8%, la tasa de opacidad tiende a equilibrarse, lo cual resulta poco útil más allá de su propósito. Dado que la adición de dióxido de titanio al material polimérico aumenta la viscosidad, la fluidez disminuye y el par de torsión aumenta, lo que dificulta el procesamiento. Generalmente, se pueden agregar alrededor de 5 partes, y se puede añadir una pequeña cantidad de agente blanqueador fluorescente para mejorar el blanco.
El agente blanqueador fluorescente es un tipo especial de materia orgánica en polvo, que puede absorber luz ultravioleta por debajo de 400 nm, convertir la energía absorbida y emitir fluorescencia púrpura o azul de 400 a 500 nm, compensando así la pérdida de reflexión de la matriz. Debido a esta longitud de onda púrpura o azul, se puede decir que el agente blanqueador fluorescente no solo blanquea, sino que también tiene un cierto efecto de absorción de luz ultravioleta. Se añade una pequeña cantidad de pigmento azul al producto blanco para lograr el propósito de "matizar el amarillo". El agente blanqueador fluorescente aumenta la cantidad de luz reflejada para "añadir brillo" y blanquea con tonalidades azules. Este efecto de "atenuación" es diferente, lo que incrementa el brillo superficial del producto, haciendo que su color sea más claro y vivo, logrando así el efecto de blanqueamiento por "rejugación".
La selección del agente blanqueador fluorescente debe tener en cuenta el punto de fusión y la temperatura de descomposición, la solidez a la luz, la solubilidad y la longitud de onda máxima de absorción.
Los abrillantadores domésticos generales, como el tipo PF, tienen una baja temperatura de descomposición, con una temperatura inicial de descomposición de 178 °C, una longitud de onda máxima de absorción de 363 nm y presentan fenómeno de sublimación. Aunque su precio es bajo, su efecto no es bueno. Por ejemplo, el tipo 0B tiene un punto de fusión de 196-203 °C, una temperatura de descomposición superior a 220 °C y una longitud de onda máxima de absorción de 375 nm; mientras que el tipo "0B-1" presenta un punto de fusión de 353-359 °C, una longitud de onda máxima de absorción de 374 nm y una longitud de onda máxima de fluorescencia emitida de 434 nm. Entre ellos, el "127" es especialmente adecuado para productos de PVC.
Selección de pigmentos
Muchos fabricantes eligen pigmentos inorgánicos para aclarar el blanco y añadir color, y creen que los pigmentos inorgánicos son buenos en resistencia a la luz, pero desconocen que su resistencia es solo de 1 a 2 (como lo confirma el envejecimiento en Guangzhou). Aunque la resistencia al calor del azul ultramar es muy buena, su resistencia a los ácidos es muy baja. Esto se debe a que el PVC descompone cloruro de hidrógeno durante el procesamiento; si la mezcla no es uniforme, es fácil que parte del material de alto peso molecular con alto contenido de ultramar se desintegre, generando azufre libre, el cual, a su vez, reacciona con la sal de plomo del estabilizante, formando sulfuro de plomo, lo que provoca que el perfil blanco se vuelva oscuro.
El agente blanqueador fluorescente y el azul de ftalocianina se utilizan para el blanqueamiento y la clasificación del color en perfiles de PVC, y su resistencia a la intemperie es mejor que la del ultramarino. Sin embargo, la cantidad de azul de ftalocianina no está bien controlada. La tasa de coloración por cada 100 kg de PVC/1,5 g de pigmento de azul de ftalocianina es 20 veces mayor que la del azul ultramarino, lo que facilita la aparición de aberraciones cromáticas, y además, el efecto sensorial general no es bueno debido al color verde típico del azul de ftalocianina.