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1、构筑塑料门窗异型材防老化性能的五道防线构筇塑料门窗异型材阳老化性链硇五厘防线杨忠久北京北方国建塑业有限公司摘要:本文概括了国家行业相关标准对塑料型材老化性能指标的改进过程:依据塑料门窗工程实践中发生的型材老化缺陷,论述了各项影响因素,各类助荆抗老化性能,较全面,系统的提出减缓老化的技术措施;回顾了我国塑料门窗用型材生产企业解决老化性能的基本历程.展望了发展前景.关键词:塑料门窗;型材;老化;影响因素;解决措施;历程;前景Abstract:rlispapersummarizesthestateofplasticprofilesforindustrystandardstoimproveperfor
2、manceofagingprocess;plasticdoorsandwindowsaccordingtothepracticeoccurredintheagingdefectprofiles,discussestheimpactofplasticprofilesexternalandinternalfactors,anti-agingpropertiesofvarioustypesofadditives,amorecomprehensive,systemslowdowntheagingofthetechnicalmeasuresproposed;reviewedtheuseofplastic
3、doorandwindowprofilesmanufacturerstosolvethefundamentalagingprocessandlookforwardtotheprospect.Keywords:plasticdoorsandwindows,profiles,aging,factors,solutions,history,prospects1绪言在生产加工,储存,室外使用过程中,在热,机械力,氧,光与辐射作用下,逐步老化降解.是塑料制品的本质属性.说塑料制品不老化是不客观,不真实的,只不过老化降解速度有快有慢而已.截止目前,通过技术处理手段,添加对应助剂,延缓塑料门窗老化降解,以满
4、足使用期内不变质的要求.完全可以实现.但问题是一方面随之生产成本增加,产品价格相应提高,消费者不易接受:另一方面有关技术人员在塑料门窗老化降解领域存在诸多认识误区和盲点.尤其是近几年来.受国际上经济危机的影响,各类原材料大幅度涨价,原材料质量优劣混杂:型材企业在产品价格无力提升的情况下,为保住市场.在质量的问题上开始打擦边球.产品质量呈现下滑趋势,尤其是事关产品老化,变色的问题,市场上屡屡发生消费者投诉事件.不得不引起行业内有责任感的技术,管理人员的关注和思考.依据笔者二十余年实践经验.现就如何提高塑料门窗用型材老化性能,谈几点看法,不当之处,敬请行业专家,同行批评指正.2国家行业标准对塑料门
5、窗和型材老化性能的改进过程随GB/I8814-2004门窗未增塑聚氯乙稀(PVCU)型材标准颁发,塑料门窗用型材老化性能由1000h提高至4000h6000h,并参照欧洲型材标准EN12608和气候地域条件情况,将型材抗老化类别划分为两类.其中:M类为全年总太阳能量<SGJ/m2或最暖和月份平均最高温度<22C,执行4000h老化指标:S类为全年总太阳能量1>5GJ/m或最暖和月份平均最高温度22,执行6000h老化指标.气象资料显示,我国大部分地区全年太阳总辐射量及最暖和月份平均最高温度都超过了M类技术指标.建设事业推广应用与限制,禁止技术公告颁发的有关门窗部分的内容,在禁
6、止使用技术中明确提出:型材老化时间小于6000h,禁止使用于外门窗.由住房和城乡建设部发布,2011年5月113开582012.01始实施的JG/T263-2010建筑门窗用未增塑聚氯乙烯彩色型材标准再一次将老化时间调整为按室内和户外两部分分类.即室内侧使用老化时间4000h指标,户外侧为6000h指标,纠正了GB/T8814-2004将PVCU型材按地区分类的规定.由此推论:外门窗用各类塑料型材老化性能将统一实施6000h检验指标.这一规定显然是对塑料门窗在我国应用和发展以来,长期,多次发生老化降解弊端的一次彻底革命.上世纪八九十年代,塑料异型材刚从国外引进时,依据国内标准要求,一般将配方中
7、钛白粉的剂量控制在5份6份左右.在业内人士的意识中,认为只要钛白粉质量和剂量符合要求,塑料型材的老化性能就可以高枕无忧.在GB,r8814-2004颁发之前,全国塑料制品标准化技术委员会曾对国内一些大型骨干塑料型材企业的送检产品按这一型材新国标进行试验验证.仅有一家通过全部指标与4000h老化检验.特别是在1.5m低温落锤,拉伸冲击强度,4000h老化试验等项目不合格的企业居多.事实证明,只需控制钛白粉的观点显然是有失偏颇,站不住脚.各塑料型材生产企业的技术人员为了适应塑料型材新标准指标要求.除钛白粉外.在配方中又添加适量紫外线吸收剂收到了明显效果21世纪初期彩色塑料门窗受到消费者青睐.通体彩
8、色塑料型材,PMMA双色共挤型材,ASA双色共挤型材,贴膜彩色型材陆续进入人们的视野.JG/T180-2005(未增塑聚氯乙烯(PVCU)塑料门,JG厂r140-2005(未增塑聚氯乙烯(PVCU)塑料窗规定:通体着色型材不宜用于建筑外门窗,促使通体彩色门窗型材逐渐退出建筑门窗市场.老化性能较好的PMMA双色共挤型材,ASA双色共挤型材,贴膜彩色型材开始成为彩色建筑门窗市场的主流产品.3塑料门窗发生老化的症结分析塑料门窗型材老化,降解有两个基本特征:一是随塑料黄色指数增加,产品外观光泽减弱,颜色泛黄;二是力学性能下降,主要是弹性模量与抗冲击性能下降.因此当今国家塑料型材和门窗行业标准也是用颜色
9、变化值E及6与老化试验后冲击强度保留率做为衡量塑料型材老化程度的依据.不可否认某些生产企业不严格按照标准指标规范,随意调整配方中相关助剂组分和剂量.生产的产品无疑存在各类质量性能及老化缺陷.但即使.照是严格按标准规范控制钛白粉和紫外线吸收剂质量和剂量的企业生产的型材,制作成门窗就不会发生老化降解吗?实际情况并非如此.笔者在某企业服务时,企业生产的型材钛白粉并不少加,还加有硅酸铝.但生产,安装塑料门窗后时间不长,依然时有消费者投诉门窗老化变色.笔者采集多家企业生产的型材.进行稳定性试验发现:除了譬如海螺,实德,高科,华之杰等国内大型正规企业外.其它中小企业生产的型材大都存在在烘箱内180C加热3
10、0min变色的情况.据调查,除稳定剂质量性能有问题外,是企业生产时加入过多磨粉料造成的.磨粉料经过粉碎,磨粉等几道再加工过程.导致型材热稳定性出现严重缺失.一些中小企业技术人员可能认为.稳定剂只是为塑料型材加工服务的,稳定剂剂量或品质的优劣仅凭挤出加工时是否发生物料过塑化与型材变色为基准.有些企业当生产中出现型材变色时意识不到是稳定剂或树脂稳定性出现问题,而是盲目采取低温操作来掩饰型材稳定性不足,问题将更为复杂.实际上稳定剂剂量不仅在塑料型材挤出过程中发挥抑制和防范材料过热而分解,变色的作用,同时在制品有效使用期内.能保持其足够的热稳定性,以减少热,光,氧化作用,规避产品初期老化降解和力学性能
11、下降.一些塑料门窗安装期间或竣工后发生的框扇泛黄变色问题.除与增白剂与群青的褪色有关外.大多和配方中稳定剂的质量和剂量有关.某企业生产的型材使用后短期内变色但经改进配方,增加稳定剂剂量或另添加适量二盐,生产的型材在一些地区.短期内老化变色现象明显好转.适当增加稳定剂剂量或调整品种,不仅有利于物料充分塑化.防止物料过塑化对消除与减缓因挤出设备因素产生的黄线或黑线也有十分明显的效果.反之若过多添加热稳定剂,不仅会提高生产成本,而且在挤出机间隙磨损较严重时,不能引起高度重视而及时处理事实证明:光辐射降解需经历一个相对较长的过程,而热降解在很短时间就会发生.钛白粉和紫外线吸收剂的抗老化性能,主要作用于
12、塑料门窗的中后期,而热稳定性能却是抑制塑料制品老化变色的基础性能.倘若基础性能不牢固,钛白粉和紫外线吸收剂中后期的抗老化性能也难以充分体现.笔者曾在深圳某型材企业服务多年.深圳是一2012.01个气候炎热,背靠大海,多雨,空气潮湿的城市.改革开放以来,发展较快经济发达.2003年研制塑料门窗用彩色通体型材时,对通体彩色型材加不加钛白粉进行过研究.研究认为钛白粉在型材中的抗老化作用,主要是通过屏蔽,反射紫外线光来体现对型材的着色,遮盖,增白,吸收等作用.若生产彩色型材,除吸收作用外,钛白粉的其它作用都难以实现.同时加钛白粉还需要增加更多色母料才能配置出同样的颜色,从经济上得不偿失.考虑到型材的老
13、化降解是温度,紫外线,氧等因素共同作用的结果,若不加钛白粉,适当多添加紫外线吸收剂来取代钛白粉的吸收功能.适当添加抗氧剂提高抗氧化性能,也会达到同样的抗老化效果.按此设想调试配方中有关助剂组分和剂量.并选用无机色母料与炭黑生产通体彩色型材,经国家化学建筑材料测试中心测试,完全达到6000h老化标准指标,破解了国内通体彩色型材不耐老化的难题.以上实践证明,在不加钛自粉的情况下,适当提高产品紫外线吸收与抗氧化性能,选用无机色母料与炭黑,通过工艺充分发挥各类助剂在生产中复合,协调作用,在提高产品老化性能方面也能起到异功同曲之效果.某公司生产的塑料门窗用型材在山西某高煤炭污染城市屡屡发生塑料门窗安装后
14、时间不长就老化变色的问题,但在所营销的其它地区却从未发生过类似于老化变色缺陷.笔者在陪同企业售后服务技术人员到该地随访时发现,除该企业外.几乎所有在这个地区安装的塑料门窗都出现不同程度的老化变色,只不过变色时间有早有晚.变色程度有深有浅而已.相比之下.国内知名企业型材变色稍轻一些,不变色的塑料门窗基本不存在.这个地区消费者对塑料门窗变色反应很大,认可度已降至冰点.为什么塑料门窗在该地区老化性能如此差?是否与空气中的煤炭污染有关?这让笔者想起十多年一件往事.那时笔者还在一家国营企业型材分厂工作,当时引进了奥地利型材生产配方和技术,但由于刚涉足塑料门窗行业.对技术掌握还不是很精,但对产品质量很重视
15、,严格按配方组织生产.生产的塑料门窗曾安装在两栋建筑上.一栋是分厂办公楼,远离公路.并一直坚持每星期打扫卫生.清洁窗户;一栋是总厂办公楼,地处繁华街道,紧挨着一家饭店的烟筒,且机关干部缺乏每星期打扫卫生,清洁窗户的习惯.同样的配方,同样的产品,安装在两栋建筑上,因采取不同的维护清理方式,几年以后出现了明显反差:分厂办公楼朝阳面窗户依然白净,明亮,没有任何老化变色迹象;总厂办公楼却灰尘满面,出现不均匀变色泛黄现象,在烟筒出口排烟位置,变色更严重.由此说明塑料门窗的老化降解和使用环境关系很大.由于材料的静电吸附作用,致使大的化学尘埃粘浮在窗户表面.长期在紫外线辐射,温度,水,湿气,酸,碱侵蚀作用下
16、,导致塑料门窗变色,表面粗糙,光洁度降低.承热量增加,加速了老化降解.事实证明,除热,氧,光稳定性外,在一些严重污染地区塑料型材的静电吸附和硫化污染等因素对型材老化也会产生重要作用.4塑料门窗用型材老化变色的外部影响因素塑料门窗型材老化变色的原因很多,也较为复杂,既有外部因素又有内部因素.在研讨内部因素之前.有必要首先了解影响塑料门窗型材老化变色的外部因素.塑料门窗不同于其他塑料制品.其安装到建筑上的外门窗长期承受自然界日照,风吹,雨淋,甚至是暴风雨的袭击.概括起来:影响塑料型材和门窗老化变色的外部因素主要有紫外线辐射,气候,温度,湿度,灰尘污染等.4.1紫外线辐射的影响据有关资料可知:地球上
17、接受太阳辐射光的波长范围约为190nm1400nm,其中除红外线(780nm1400nm)外:可见光(400nm780nm)约占43%:紫外光(290nm400nm)约占4%6%,在山区和高原地区紫外光部分可达7%.其中波长为310nm的紫外光对PVC塑料能量最高,最敏感,破坏性最大,具有足以引起化学键断裂,产生自由基的能量,使PVC塑料分子中CCI键断裂脱出HCI,生成多烯共轭双键,导致老化.特别是在有氧,水和热存在时,制品会出现裂纹,脆化,白恶化等,严重时会导致冲击强度,拉伸强度下降f】1.4.2温度和湿度的影响在塑料门窗降解老化过程中,热,氧,光老化作用相互影响和转化.温度在PVC塑料老
18、化过程中起主要作用.户外使用的PVCU塑料窗框表面温度并不高,并不足以引起立即分解,但由于PVCU窗框吸收太阳光中的红外线后转变为热能,使其表面2012.01温度升高,热对材料的老化起加速作用,热降解和光降解相互叠加,其化学分解过程则会加速,热降解的反应速度随温度升高而加快.试验表明:温度增加1O,降解过程就加快一倍.由于我国各地气候与温度差异很大.各地接受紫外线辐射的时间和强度有所不同.即使同一地区随四季气候变化.温差很大.直接影响塑料门窗老化,变色的程度和速度.温度对彩色塑料门窗老化性能的影响更加明显.不同颜色窗框在相同气温下,表面差异很大.譬如在阳光直射,气温35的环境条件下,灰色材料温
19、度达58cI=,棕色材料温度达68,黑色材料达78.不同颜色材料的光,热稳定性会出现明显差异.有随材料颜色越深,老化变色速度呈现越快的趋势.湿度也是影响老化的一个重要原因.在非常潮湿的地区比在同样气温下干燥地区老化的快.气候湿润时,臭氧会固着在水点上,变成暂时的氧化水,与材料相接触,可使聚合物氧化.4.3灰尘污染的影响对地球表面物体的辐射由太阳直射光和散射光两部分组成.光散射能力与波长成四次方反比.空气中悬浮颗粒(尘埃)比太阳光散射波长更容易接近地面,增加了对地面上的紫外线辐射能力,加速了PVC材料的降解.大气中存在的各种有机物,包括生成氧化剂烟雾的光化学物质,有可能生成臭氧层,增加紫外线辐射
20、能量.而附着在PVC制品表面的氧化产物醇,酮,醛都是水溶性的.下雨后,型材表面会形成微裂纹.这是裂纹扩张的症结所在.由于断链和耦合作用而使制品表面变脆.采取铅盐稳定体系生产的塑料型材.在空气含硫比较高的情况下,会产生硫化污染,使材料表面颜色变黑.当型材被酸雨淋后.在阳光辐射下.形成的沉淀物也会导致材料表面老化,变色.5塑料异型材原材料老化性能机理与影响因素由以上论述可见:环境因素对塑料型材和门窗的老化变色起着非常重要的作用,是塑料型材和门窗老化变色的客观,外部因素.由于我国地大物博,东西南北地理,气候,温度等差异很大.因此不可能在全国统一采取某一种技术措施或同一个配方.研究抑制和防范塑料异型材
21、抗老化,变色.有必要结合我国各个地区不同环境因素,在热稳定性,光屏蔽和反射性,光吸收性,抗氧化性,抗静电性等五大圃性能的基础上,对影响塑料门窗型材老化的各个要素进行系统分析,综合平衡,研制对应配方,分别制定相应的抗老化性能技术措施.5.1稳定剂老化机理与影响因素PVC树脂是生产塑料型材的主要原料,约占配方中剂量的70%左右.PVC塑料受热后脱HCI,当加工温度达9O时.即发生微量降解,开始变色.当温度达到120C时.降解加速.塑料变色则逐步加重.降解是塑料老化变色的主因.生产塑料型材时,必须添加稳定剂来抑制PVC树脂受热后脱HCI.尽管如此PVC树脂质量也对塑料型材老化变色有一定影响.作为树脂
22、生产企业,控制PVC树脂质量的因素很多,但这不是本文主要论述的范畴.对型材企业来讲控制PVC树脂质量所要检验的是PVC颗粒大小及分布,分子量多少及分布,表观密度,外观白度,热稳定性等.尤其是树脂的热稳定性直接决定生产配方中热稳定剂剂量大小,极为重要.但这往往被一些型材企业所忽视,统一采用同样的稳定剂配方.生产型材出现颜色差异或变色就在所难免.门窗工程中短期内变色也时有发生.虽然各型材企业使用的热稳定剂有所不同,但其热稳定机理是基本相同的.其主要职能大致有以下三个:吸收PVC塑料在热,挤出机剪切力,自然光,氧作用下产生的HCI;与PVC树脂分子链上活泼的烯丙基率先发生置换反应.阻止连续脱HCI反
23、应,有效抑制共轭多烯结构的形成;与PVC树脂降解产生双键反应,起到隔断共轭双键的作用21.目前业界对各类稳定剂抗老化性能研究的技术文献很多,在此不再赘述.本文重点论述的是如何发挥稳定剂在塑料型材和门窗使用初期抗老化变色的问题.除大型型材企业外,大多中小型型材企业使用稳定剂的方法,一般都是按稳定剂生产企业推荐的剂量调配.刚开始生产时,或许还能基本满足生产需要.生产一段时间后,随稳定剂厂家,批次变化或挤出机螺杆磨损.就会出现机内漏流,逆流或添加回收料(这些回收料经过粉碎,磨粉,多次再加工,热稳定性发生不同程度的损耗).若不能加强对新进稳定剂的质量检验,适当补充稳定剂,及时维修设备,混合料热稳定性欠
24、缺问题就会显露出来.有些企业不知具体原因,为了维持生产,采用低温操作,反过来又会影响塑化;还有企业忽视混料工作,2012.0161不限制每锅的最大加料量,不按程序分步加料,采用一锅烩混料方式,热稳定剂,润滑剂,加工助剂,抗冲击等助剂在树脂中未充分分散,也会发生物料稳定性不均或稳定剂局部欠缺的问题.从而影响型材老化性能与其它性能.QB/T2976-2008(i-J,窗用未增塑聚氯乙烯(PVCU)彩色型材新增5.8热稳定性一节,规定:型材PVC材料的热稳定时间应不小于30min.对抑制塑料型材在生产加工与使用前期老化有非常重要的意义.塑料异型材前期老化变色往往是影响企业命运的大事,已经安装和使用的
25、塑料门窗.一旦发生变色老化问题.不仅给企业造成难以弥补的经济损失,也直接影响企业产品的市场信誉.因此要吸取这些教训,从经营理念上充分认识到热稳定性的重要,不要在型材老化变色上动降低成本的歪脑筋.并应在事前就采取相应的措施加以防范.尤其在原材料价格变动期间,一定要密切注意一些厂家价格不变,质量变的经营倾向.在更换稳定剂和树脂厂家及批次时.一定要进行热稳定试验.根据型材颜色变化情况.随时调整热稳定剂剂量,调整后才能批量生产.对各个企业生产的树脂,稳定剂性能一定要了如指掌,根据其性能特点,尽量实现优化配比,避免原材料质量变化或配比不当.影响型材质量.挤出机经长期运行会发生磨损,务必适时检修.否则不但
26、会使型材老化,变色,也会影响型材内在质量性能.缩短设备运行寿命【3.5.2钛白粉老化机理与影响因素由以上环境影响因素分析:钛白粉是塑料型材抗老化性能的主角.钛白粉从结构上分为金红石型和锐钛型两种.金红石型是一个立方体,Ti原子和氧原子排列紧密,晶体结构稳定,密度最高,比重最大,折射率高,能有效地散射光线,保护材料不受直接辐射,对紫外线有明显的衰减作用,尤其是在高能端(350nm400nm)吸收光辐射能比锐钛型大,光学稳定性也比锐钛型好,塑料表面所要分担的紫外线就小的多.锐钛型虽然白度比金红石型高,但遮盖力,透射率,阻光率和光密度均低于金红石型,采用锐钛型钛白粉生产的制品.在户外暴晒一段时间,颜
27、色就会泛黄.钛白粉老化机理主要是通过屏蔽,反射紫外线光来实现对塑料的着色,增白,遮盖,增亮,吸收等作用.钛白粉的类型,白度,粒度,杂质和添加剂量直接关系到制品抗老化性能.钛白粉白度越高,粒度越细,分散性越好,杂质越少.则产品密实度越高,光亮度越好,屏蔽,反射紫外线的作用越强,抗老化性能越优.有一段时期国内生产的金红石型钛白粉质量上不过关,门窗用塑料异型材行业主张采用进口钛白粉.美国杜邦专为塑料门窗型材用生产的105金红石钛白粉抗老化效果尤佳.而今不少型材企业也已开始采用国产钛白粉,国产钛白粉现今的质量水平究竟如何,笔者没有试验,不敢冒昧断言.在此只能提醒型材企业高度重视型材老化性能.加强对所购
28、钛白粉和型材老化性能检测.做到心中有数即可.倘若发生老化,变色,机械强度减弱等方面问题.可调整原料品种或剂量.尤其是目前钛白粉价格暴涨,不能只贪图价格便宜,购置市场上掺假,劣质或锐钛型钛白粉.5.3紫外线吸收剂抗老化机理与影响因素钛白粉在塑料制品中除对紫外线有吸收作用外,主要是增白及对光有屏蔽与反射作用.但也会因材料颜色变化而导致对光的反射和屏蔽功能减弱,譬如彩色通体或PVCU共挤型材等.在这些塑料产品配方中,就有必要适量加大紫外线吸收剂,添加抗氧剂.提高塑料制品光稳定性和抗氧性.即使白色型材.在添加钛自粉或适量减少钛白粉的情况下,添加适量紫外线吸收剂予以补充,发挥两类助剂的协调作用,也能达到
29、较佳的光稳定性,提高耐候性效果.紫外线吸收剂抗老化机理是利用自身的分子结构.吸收光能或将光能转变为热能,避免塑料型材发生光氧化反应.起到光稳定的作用.紫外线吸收剂种类很多,吸收紫外线的作用和效果也有所不同.如果选择的钛白粉和紫外线吸收剂不相匹配,也会与钛白粉发生不良反应,反而会降低光稳定效果.笔者在型材生产中长期使用国内品牌企业生产的紫外线吸收剂530和杜邦105金红石钛白粉搭配.经试验型材的老化性能一直很稳定,多次经国家化学建材质量检测中心检验,均能达到标准指标要求.5.4抗氧剂老化机理与影响因素塑料型材光老化过程是伴随着氧老化而发生的.在阳光作用下,聚合物分子链激化而断裂生成自由基.在空气
30、中氧的参与下产生更多的自由基,而使622012.O1分子链发生连锁反应式降解,最终使其老化,变色.塑料异型材耐候性差的原因复杂,单纯从钛白粉的耐候性分析是片面的.实际上钛白粉中的有色多价态金属铁,铜,锰等离子,通过电子转移可以催化过氧化合物的分解.从而使得塑料的热氧化性降低.特别是塑料在储存过程中,加热或者遇到碱性环境自己分解,引起耐热氧化性能降低.其次钛白粉和紫外线吸收剂将光能转化为热能.又加重了塑料产品热稳定性的荷载.温度是塑料热降解的首要因素.氧化是热降解的另一个重要因素.温度可以使PVC塑料脱HCI,PVC塑料在受热后氧化作用下也产生HCI.塑料在氧气中的降解比在惰性气体和真空中要快得
31、多.尽管塑料制品老化降解原因很多,可能有几种化学反应同时进行,既有脱出HCI的过程,也有氧化断链与交联和其它反应过程.但在热,氧,光稳定性方面.抗氧剂可以有效抑制HCI的生成和分子氧化断链与交联,能在潮湿环境或多雨季节.显着提高塑料异型材热稳定性能.塑料门窗工程中之所以屡屡发生老化变色.材料氧化也是其中重要原因之一.抗氧剂可分为主抗氧剂和辅助抗氧剂.主抗氧剂的机理是与塑料中因氧化作用产生的自由基R.R00反应,中断活性链的增长.辅助抗氧剂的机理是通过自身分子中磷原子或硫原子化合价的变化,把塑料中的氧化物分解成低活性分子.国内生产的主抗氧剂主要是受阻酚抗氧剂.按分子结构分为单酚,双酚,多酚,氧杂
32、环多酚等品种.多酚抗氧剂1010和1076是当今国内外塑料抗氧剂的主导产品.1010以分子量高,与塑料材料相容性好,抗氧化效果优异.成为抗氧剂中消费量大的最佳产品,和1076抗氧剂占国内抗氧剂生产总量的60%左右.国内生产的辅助抗氧剂主要是含硫抗氧剂.按分子结构可分为硫代脂抗氧剂,硫代双酚抗氧剂和硫醚型酚三类.其中亚磷酸脂生产消费量约占国内辅助抗氧剂生产消费总量的30%左右.不同类型抗氧剂或同类型不同分子结构的抗氧剂各有所长.复合抗氧剂由两种或两种以上不同类型或同类型不同品种的抗氧剂复配而成.在塑料材料中可取长补短,显示出协同效应,可达到以最小的加人量,而产生最佳抗氧化的效果.协同效应是指两种
33、或两种以上助剂复合使用时.其应用效应大于每种助剂的单独使用效应.大幅度提高了塑料圃_门窗型材的热,光,氧稳定作用.应该指出:如果在塑料型材配方中采用的抗氧剂和钛白粉不相匹配.反而会加速塑料热氧化作用.行业内对于抗氧剂的认识和应用,可能还是一个比较陌生的领域.不少人认识上还存在差距,应用方面还有很多新课题需要试验和破解.因此对抗氧剂性能的认识和应用需要进一步加强,完善.5.5抗静电剂老化机理与影响因素PVC塑料具有优异的绝缘性.表面会因摩擦产生静电积累.其产生的电压可达几千伏,甚至上万伏,容易引起静电放电,造成火灾.除此之外,即使不存在外力摩擦现象,静电作用也会在PVC塑料门窗表面产生一个弱磁场
34、.在污染较严重的环境使用时,受外界温度影响,阳光辐射与静电吸附作用,大量带有化学杂质的尘埃被吸附在门窗外表面,破坏了门窗表面的白度和亮度,使其表面粗糙.增加了紫外线辐射面积,吸蚀潮气和热量.产生酸,碱,硫,氧等化学反应,加速材料老化降解.由于笔者接触塑料行业这方面文献有限.型材行业添加抗静电剂的企业不多.个别企业采用不同型号抗静电剂生产的塑料制品还在试验中.试验结果还没有最终鉴定.笔者在2010年山东日照某企业做技术服务时,曾发现他们为煤炭部门专门生产的地下坑道塑料门板材料,配方中加有抗静电剂,效果不错.由于企业技术尚处于保密阶段.本文不便过多披露.需要说明的是,对于消费者而言,当塑料门窗在高
35、污染环境或居住离繁华街道太近时,务必要坚持对房间室外门窗定期打扫清理.以消除静电吸附对塑料门窗老化性能的影响.对于生产企业而言.务必重视和提高对静电吸附影响塑料门窗老化性能的认识.积极通过各类渠道和途径,对塑料门窗型材抗静电性能进行研究和试验,用技术手段解决国内一些高污染地区静电吸附的技术难题.除热稳定剂之外.抗氧剂亦属于塑料材料抗老化的基础功能,钛白粉,紫外线吸收剂,抗静电剂则是建立在基础功能之上,发挥相互协调,促进的增强功能.除上述因素外.在原料与生产工艺中.还存在一些影响塑料门窗型材老化,变色的不良因素:譬如添加含苯乙烯加工助剂,含氯量过高,不耐酸群青,耐热性差的Pf型莹光增白剂,采用C
36、PE抗冲改性剂,操作温度过高或生产塑化不良及挤出废料回收利用不当等问题.由于篇幅关系,在此不一一赘述.2012.016结论综上所述可知:抗老化一直是影响和制约塑料门窗推广及发展的大问题.影响塑料门窗老化的因素很多,原因很复杂.同时解决塑料门窗老化问题的技术含量也很高.但长期以来,行业内不少人不清楚塑料门窗用型材老化,变色是热,作用力,光,氧,灰尘共同作用的结果.仅把稳定剂当做衡量挤出生产时稳定性的标志.在挤出稳定性能不足时往往又盲目采用降低温度操作,忽视塑化不好对老化性能的影响;仅把钛白粉当做解决塑料门窗老化问题的唯一途径,忽视了稳定剂对塑料门窗初期老化性能的作用;忽视了不同地区气候,温度,湿
37、度,紫外线辐射强度,静电吸附对户外塑料产品老化性能的复合作用;有一些企业仅以塑料门窗能顺利交工为原则.即使添加了钛白粉,也在不影响产品色泽的情况下.以尽量少加为宗旨,不考虑其型材的长期耐候性.笔者撰写本文的目的是针对塑料门窗工程中多次发生老化的质量弊端,从理论上尽量详尽,全面地探讨影响塑料门窗老化的各类因素.并针对这些因素,提出技术改进方案,以促进企业全面提高塑料门窗型材的老化性能.当然,也不是在我国任何地区生产塑料门窗型材都必须构筑以上五项抗老化防线.各企业应依据产品质量现状或存在问题及产品营销区域的自然气候,温度,紫外线辐射强度等情况各有侧重,分别对应设计和布防.譬如沿海炎热,多雨地区,应
38、重点解决热,光老化和氧化问题;高原紫外线辐射强度较高地区,应重点考虑光老化和氧化问题;煤炭污染严重地区或距离污染源较近的建筑.应重点解决静电吸附和硫化污染问题;未添加钛白粉的彩色PVC通体或共挤型材.应加强材料紫外线吸收和抗氧化性能.在塑料门窗用型材老化性能达标的同时,适当增加某种助剂时,可通过试验验证,考虑是否应适当减少某种助剂.探索性能和价格的最佳结合点,尽量将生产成本降到最低程度.给消费者提供适合使用,性价比低的塑料门窗用型材.值得指出的是塑料成型,储存,长期使用过程中,受热,光,氧等诸多因素作用,塑料产品内部发生变化,导致降解或交联,是不可逆转的.尽管到目前为止,实践中已有处理塑料门窗
39、用型材老化,变色的技术和经验.但理论上还不成熟,还处于探索阶段.笔者依据市场上消费者多次反馈的疑虑,曾经设想探讨加速试验老化指标和不同地区塑料门窗工程中实际老化时间的对应关系,力图给消费者一个令人信服的明确解释,但也因试验条件,时间与所掌握的技术资料所限,迟迟无法实现.解决塑料门窗老化降解,无论是在理论上还是实践上,可能仍然是塑料门窗行业需要认真思考和解决的重大难题之一.7回顾和展望上世纪9O年代中期.在一些企业生产的彩色PVC共挤塑料门窗推向市场,受到消费者青睐的时候.笔者曾建议:彩色塑料门窗室外侧最好还是采用白色,彩色面最好置于室内.这样既能有效发挥塑料门窗反射,屏蔽紫外线的作用,吸热量小
40、,产品抗老化性能好的特点.又能提高建筑室内的装饰性.因人们审美观点不同,此观点一直未被消费者所接受.为适应市场需求.笔者开始研制通体彩色塑料门窗型材的抗老化性能,并取得初步成效.本世纪以来,PMMA彩色共挤型材门窗进入人们的视野,以其靓丽的色彩,高亮度和共挤材料的特性,具有良好老化性能,弥补了PVC共挤塑料门窗型材老化性能差的弊端,受到消费者推崇.后来随着消费者审美眼光的转移,人们从PMMA高亮光彩色共挤塑料型材又转为ASA亚光或压花彩色塑料共挤型材.至今该类型材已占领塑料门窗市场的半壁江山.截止目前,企业又开始研制与生产全包覆彩色或白色共挤型材.这类型材具有以下模式和特点:表层采用PMMA或
41、ASA彩色料,内外表面均为彩色,室内外装饰性好,室外老化性能好,型材内部采用部分回收杂色料,利于降低成本;表层适当增加钛白粉和紫外线吸收剂剂量,内部不加钛白粉与紫外线吸收剂或用回收杂色料,既提高了产品耐候性能,也降低了生产成本;表层采用钙锌稳定剂,内部采用铅盐稳定剂和回收杂色料,在满足无铅环保的前提下,亦降低了生产成本.以上三种模式无疑是生产企业和消费者都能接受的最佳选择方案.参考文献:【1】韩宝仁,朱元吉,冯连勋.塑料异型材制造原理与技术,化学工业出版社.2001,421.f21高翔,陆明兰,周逸平.聚氯乙烯(PVCU)异型材变色的影响因素和解决方法,2009年全国塑料门窗行业年会论文集.146.33杨忠久,田华强.塑料异型材挤出易被忽视和存在认识误区的几个问题,2011塑料异型材及门窗行业技术交流汇编.308.2012.01
