Faktor-faktor yang mempengaruhi stabilitas cahaya PVC dan larutan

Polyvinil klorida banyak digunakan dalam industri dan kehidupan karena sifatnya yang unik, kepadatan rendah, modifikasi yang mudah, dan kinerja pengolahan yang baik. Sebagian besar dari mereka digunakan di luar ruangan, seperti bingkai jendela, bingkai pintu, rana, panel dinding, pipa, dll Di bawah pengaruh berbagai faktor lingkungan seperti sinar matahari, panas, oksigen, ozon, air, dll. di luar ruangan, produk PVC akan mengalami degradasi yang serius, penguning, pengerasan dan kerapuhan, dan penurunan sifat mekanik. Secara bertahap menurun, dan akhirnya kehilangan nilai penggunaannya. Oleh karena itu, kami dapat mengusulkan solusi untuk stabilitas cahaya PVC yang buruk dengan mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi degradasi Pvc.

Faktor-faktor yang mempengaruhi fotodegradasi dari PVC

Pertama, keteraturan struktur PVC adalah keteraturan struktur PVC.

Warna resin PVC berubah setelah dipanaskan oleh sinar ultraviolet, menunjukkan bahwa bagian dari reaksi de-HCl intramolekuler terjadi pada rantai utama dari molekul makro, dan sejumlah kecil ikatan ganda terkonjugasi terbentuk pada rantai utama dari molekul makro, yang menyebabkan perubahan warna resin. .

Pengaruh dari aditif-aditif

Selama pengolahan, stabilitas bahan ditingkatkan dengan menambahkan serangkaian aditif, seperti penstabil panas, antioksidan, plasticizer dan pelumas. Namun, ada masalah seperti kompatibilitas yang buruk dengan bahan, suhu dekomposisi lebih rendah dari suhu pengolahan bahan dan berat molekul rendah, dll., yang mengurangi sifat mekanik produk, dan menyebabkan perubahan warna akibat kebocoran dan ekstraksi aditif selama penggunaan.

1. Plasticizer (Plasticizer)

Setelah plasticizer menyerap sinar ultraviolet dengan panjang gelombang lebih besar dari 290 nm, ia menghasilkan radikal bebas dan bertindak pada rantai PVC untuk meningkatkan tingkat ekstraksi HCl, yang mempercepat proses fotodegradasi PVC dan menyebabkan bahan berubah warna. Discolorasi akan terjadi.

2. Solusi

Cyclohexanone dan tetrahydrofuran (THF) adalah pelarut yang umum digunakan untuk PVC, dan THF bereaksi dengan O2 untuk dengan mudah membentuk kompleks, yang menghasilkan radikal bebas di bawah sinar ultraviolet untuk memicu fotodegradasi PVC. Karena THF biasanya digunakan dalam persiapan film PVC, maka THF akan mempercepat film PVC. photodegradasi.

3. Stabilisator panas (heat stabilizer)

Stabilitas termal PVC buruk, dan stabilisator termal harus ditambahkan ke produk PVC pasca-proses untuk meningkatkan stabilitas termal. Menggunakan analisis massa, spektroskopi inframerah dan spektrofotometer UV-Vis (panjang gelombang lebih besar dari 300nm, suhu 40 ° C, 55 ° C, 70 ° C) untuk mempelajari ketebalan 80 μ m yang mengandung kalsium stearat, penstabil panas seng stearat Perilaku foto-oksidasi film PVC menemukan bahwa penstabil panas awal secara bertahap menghilang karena HCl bereaksi dengan penstabil panas. Ketika penstabil panas benar-benar hilang, penurunan berat badan terjadi pada saat yang sama, menunjukkan bahwa intensitas penghapusan HCl lebih besar daripada oksidasi. Ditemukan dengan iradiasi UV bahwa stabilisasi termal organotin lebih baik, yang merupakan alasan mengapa organotin klorida tidak akan menyebabkan degradasi lebih lanjut.

Efek dari modifikasi polimer (polymer modification)

Beberapa sifat yang baik dapat diperoleh dengan mencampur PVC dengan polimer lain, tetapi pencampuran akan mempengaruhi perilaku degradasi UV PVC. Methyl methacrylate-butadiene - styrene copolymer (MBS), polyethylene oxide (PEO) dan serpihan kayu mempromosikan fotodegradasi PVC, sementara polyvinil asetat (PVAC) dan polivinil alkohol (PVA) memperlambat fotodegradasi Photodegradation dari PVC. Penambahan MBS ke PVC dapat sangat meningkatkan ketahanan benturan PVC, tetapi penambahan MBS akan mempercepat fotodegradasi PVC.

Keempat, efek menambahkan kalsium karbonat

Tujuan utama dari penambahan CaCO3 CaCO3 Untuk formula produk PVC adalah untuk mengisi kenaikan, mengurangi biaya, meningkatkan kekerasan dan suhu distorsi panas produk, dan mengurangi tingkat penyusutan cetakan produk, tetapi ukuran partikel dan distribusi ukuran partikel CaCO3 dan kompatibilitas dengan matriks terbatas. , dalam kasus sejumlah besar itu, itu pasti akan menyebabkan aglomerasi dalam matriks, mengurangi ketangguhan material, dan mempengaruhi kilau dan warna produk. Beberapa data menunjukkan bahwa setelah perlakuan permukaan organik CaCO3, kemampuan higroskopik jelas berkurang, tetapi jika PVC terdegradasi dan HCl dihapus, CaCO3 tersebar di lapisan produk degradasi foto-oksigen PVC, membentuk situs penyerapan air potensial, yang mudah membuat produk berubah warna, dan CaCO3 dan produk PVC penuaan. Fenomena pulverization dalam proses ini sangat terkait erat dengan fenomena pulverization. Produk dengan kandungan pengisian CaCO3 yang tinggi rentan terhadap fenomena pulverization (penggilingan). Fenomena pulverization adalah hasil dari perubahan morfologi permukaan yang disebabkan oleh pemisahan rantai atau cross-linking selama penuaan dan degradasi PVC.

Metode umum untuk menyelesaikan stabilitas cahaya yang buruk dari PVC

1. Meminimalkan degradasi resin PVC dan pembentukan struktur poliena selama polimerisasi resin PVC

1. Hapus oksigen dari sistem polimerisasi dan air deionisasi

2. Suhu polimerisasi tidak boleh terlalu tinggi.

3. Kontrol biro dan tingkat konversi yang sesuai, dan mempersingkat periode depressurization polimerisasi

4. Mengontrol secara ketat kandungan klorida dalam air

5. Kemurnian bahan baku dan pemilihan sistem dispersi dan inisiator

2. Mengoptimalkan desain formula produksi dari produk PVC

1. Stabilisator panas (heat stabilizer)

Hindered Amine Light Stabilizers (HALS) adalah kelas turunan piperidine yang tidak menyerap atau jarang menyerap sinar ultraviolet dan memiliki efek penghalang sterik tertentu. Namun, karena pentabil cahaya amina terhambat bersifat basa, mereka lebih sensitif terhadap zat asam, dan HCl terbentuk selama fotodegradasi dan degradasi termal PVC. HCl dapat bereaksi dengan HALS, sehingga menghambat pembentukan radikal nitroxide. "Racun" tenggorokan. Stabilisator cahaya amina yang lemah dapat dipilih, seperti turunan piperidin atau turunan antraquinone, karena mereka memiliki berbagai kelompok fungsional, mereka dapat digunakan sebagai pemulung radikal bebas, dan turunan tersebut mudah disiapkan dan hampir tidak memiliki toksisitas.

2. Antioksidan (antioksidan)

Selama pengolahan dan penggunaan produk PVC, mereka akan teroksidasi oleh panas dan sinar ultraviolet, dan kemerosotan oksidatif terkait dengan generasi radikal bebas. Peran utama antioksidan adalah terminator pemisahan rantai atau pemulung radikal bebas. Fungsi utamanya adalah untuk mengikat radikal bebas untuk membentuk senyawa yang stabil untuk menghentikan reaksi berantai. Antioksidan biasanya direkomendasikan sebagai formulasi multi-komponen untuk memberikan perlindungan terhadap degradasi UV. Antioksidan utama dari PVC biasanya bisphenol A dan antioksidan tambahan atau dekomposer hidrogen peroksida. Antioksidan tambahan dari PVC adalah trifenil fosfat dan ester diphenyl isooctyl, dan kombinasi dari antioksidan utama dan tambahan dapat memberikan efek sinergis.

3. Penyerap Ultraviolet (Ultraviolet absorber)

Peran penyerap UV adalah untuk mencegah degradasi dan crosslinking polimer yang disebabkan oleh sinar UV di bawah sinar matahari dan berbagai sumber cahaya buatan. Penyerap ultraviolet dapat menyerap sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 240 - 340 nm, dan memiliki karakteristik warna terang, non-toksisitas, kompatibilitas yang baik, migrasi kecil, pengolahan mudah, dll., dan memiliki efek perlindungan yang baik pada resin PVC. dan memiliki efek perlindungan yang baik pada resin PVC.

Menurut struktur kimia, penyerap cahaya UV dapat dibagi menjadi o-hydroxybenzophenones, o-hydroxybenzotriazoles, hydroxybenzotriazines, phenyl salisilat, dll. Phenyl salisilat adalah penstabil UV paling awal, dan masih digunakan saat ini karena harganya yang rendah. Sebagian besar dari mereka kuning di bawah radiasi UV, membatasi penggunaannya dalam artikel yang tidak berwarna atau transparan. Senyawa o-Hydroxybenzophenone dan o-Hydroxybenzotriazole adalah penyerap cahaya ultraviolet yang khas, dan mereka ditambahkan ke produk PVC, sehingga produk dapat digunakan untuk waktu yang lama di bawah sinar matahari. Fungsi utama mereka adalah untuk mencegah perubahan warna produk PVC, serta untuk mencegah produk menjadi rapuh dan permukaan retak.

4. agen chelating

Ejen chelating sering ditambahkan ke sistem polimerisasi PVC atau sistem perumusan untuk meningkatkan stabilitas termal resin. Prinsipnya adalah bahwa sistem chelating dapat membentuk kompleks logam yang stabil dengan ion logam berbahaya yang mudah menyebabkan pelepasan HCl pada rantai molekul PVC.

5. UV shielding agent UV shielding agent

Light shielding agent adalah kelas zat yang dapat menyerap atau memantulkan sinar ultraviolet, dan fungsi utamanya tercermin dalam penghalang fisik. Ini dapat membentuk penghalang antara sumber cahaya dan polimer, mencegah sinar ultraviolet memasuki interior polimer. Produk-produk tersebut murah dan memiliki banyak varietas, seperti titanium dioksida dan karbon hitam.

Karbon hitam karbon hitam adalah agen pelindung cahaya yang paling efektif, menyerap seluruh sinar ultraviolet dan radiasi terlihat, dan dapat mengubah energi cahaya menjadi energi termal yang kurang merusak, dan memiliki filter internal, pemulung radikal bebas, dan keadaan singlet polimer Dan agen fragmentasi triple, memainkan fungsi menyerap sinar ultraviolet melalui transfer energi horizontal dalam struktur aromatik polinuklirnya. Menurut proses manufaktur, karbon hitam dapat dibagi menjadi tiga jenis: saluran karbon hitam, tungku karbon hitam dan karbon hitam termal. Efisiensi stabilisasi cahaya dari karbon hitam tergantung pada jenisnya, ukuran partikel dan dispersi dalam polimer.

Titanium dioksida Titanium dioksida Titanium dioksida Ini terutama memiliki dua bentuk kristal yang berbeda, tipe anatase dan tipe rutile, yang dicampur menjadi polimer dan menunjukkan fotoaktivitas yang berbeda secara signifikan. Anatase titanium dioksida adalah fotoaktif dan dapat mengkatalisasi fotodegradasi polimer. Di bawah tindakan cahaya dan ozon, secara bertahap dapat membentuk asam titanic, yang membuat permukaan produk kuning dan kapur. Titanium dioksida rutile adalah agen perisai UV yang umum digunakan untuk PVC. Ini tidak memiliki fotoaktivitas tetapi dapat melindungi sinar UV dan memantulkan sinar inframerah, dan tidak mudah berubah menjadi kuning. Dosis rata-rata titanium dioksida umumnya 3% ~ 5% (atau 5%).

Kelemahan terbesar dari agen pelindung cahaya adalah mewarnai produk, yang secara langsung membatasi aplikasinya dalam produk transparan, dan ada sedikit kemajuan secara keseluruhan dalam pengembangan varietas. Varietas baru terutama ukuran partikel ultra-halus dan permukaan diperlakukan zat anorganik mudah dispersi, seperti titanium dioksida ultra-halus dan oksida seng mikronisasi. Yang pertama memiliki hamburan cahaya tampak yang tidak aktif, non-migrasi, rendah dan hamburan cahaya ultraviolet yang tinggi, dan memberkati plastik dengan penyerapan cahaya ultraviolet sambil mempertahankan transparansi plastik. Yang terakhir lebih baik daripada titanium dioksida ultrafine dalam hal transparansi dan efisiensi penyerapan sinar ultraviolet. .

Sebagai kesimpulan:

(1)Perubahan warna produk PVC disebabkan oleh tindakan gabungan dari lingkungan eksternal dan faktor-faktor PVC itu sendiri, yaitu, radiasi ultraviolet eksternal, suhu lingkungan, kelembaban, kondisi yang mengandung oksigen dan polusi lingkungan, dll Faktor-faktor PVC itu sendiri adalah pelepasan HCl selama proses degradasi.

(2)Alasan utama untuk perubahan warna produk PVC adalah keberadaan struktur poliena dalam rantai molekulnya dan pelepasan HCl selama proses degradasi. Oleh karena itu, cara yang paling mendasar untuk memecahkan stabilitas cahaya yang buruk dari resin PVC adalah untuk mengontrol kualitasnya dan mengurangi pelepasan HCl dan struktur poliena. Generasi.

(3)Kualitas berbagai aditif dalam formula produksi produk PVC juga merupakan faktor yang mempengaruhi perubahan warna produk PVC. Rumusnya dapat dioptimalkan untuk memastikan kualitas resin dan berbagai aditif dan mengurangi terjadinya perubahan warna produk.