العوامل التي تؤثر على استقرار الضوء من PVC والحلول

May 6, 2022

5972

يستخدم كلوريد البولي فينيل على نطاق واسع في الصناعة والحياة بسبب خصائصه الفريدة ، والكثافة المنخفضة ، والتعديل السهل ، وأداء المعالجة الجيد. يتم استخدام معظمها في الهواء الطلق ، مثل إطارات النوافذ ، وإطارات الأبواب ، والمصاريع ، وألواح الجدران ، والأنابيب ، وما إلى ذلك تحت تأثير العوامل البيئية المختلفة مثل أشعة الشمس والحرارة والأكسجين والأوزون والماء وما إلى ذلك في الهواء الطلق ، ستخضع منتجات PVC لتدهور خطير ، اصفرار ، تصلب وهشاشة ، وانخفاض في الخصائص الميكانيكية. ينخفض تدريجياً ، ويفقد أخيرًا قيمة استخدامه. لذلك ، يمكننا اقتراح حل لضعف استقرار الضوء في PVC من خلال دراسة العوامل التي تؤثر على تدهوربولي كلوريد الفينيل.

العوامل التي تؤثر على التحلل الضوئي من PVC

أولاً ، انتظام هيكل PVC

تغير لون راتنج PVC بعد إشعاعه بالأشعة فوق البنفسجية ، مما يشير إلى أن جزءًا من تفاعل إزالة حمض الهيدروكلوريك داخل الجزيئات حدث على السلسلة الرئيسية للجزيء الكبير ، وتم تشكيل كمية صغيرة من الروابط المزدوجة المترافقة على السلسلة الرئيسية للجزيء الكبير ، مما أدى إلى تغيير لون الراتنج. ماذا؟

تأثير الإضافات

أثناء المعالجة ، يتم تحسين استقرار المادة عن طريق إضافة سلسلة من الإضافات ، مثل مثبتات الحرارة ومضادات الأكسدة والملدنات ومواد التشحيم. ومع ذلك ، هناك مشاكل مثل سوء التوافق مع المواد ، ودرجة حرارة التحلل أقل من درجة حرارة معالجة المواد وانخفاض الوزن الجزيئي ، وما إلى ذلك ، مما يقلل من الخصائص الميكانيكية للمنتجات ، ويسبب تغير اللون بسبب التسرب واستخراج المواد المضافة أثناء الاستخدام.

1. الملدنات

بعد أن تمتص الملدنات الأشعة فوق البنفسجية بطول موجي أكبر من 290 نانومتر ، فإنها تولد جذورًا حرة وتعمل على سلسلة PVC لزيادة معدل استخراج حمض الهيدروكلوريك ، مما يسرع عملية التحلل الضوئي لـ PVC ويتسبب في تلطيخ المادة. سوف يحدث تغير اللون.

2. المذيبات

Cyclohexanone و tetrahydrofuran (THF) هي مذيبات شائعة الاستخدام لـ PVC ، ويتفاعل THF مع O2 لتشكيل مجمعات بسهولة ، والتي تولد جذورًا حرة تحت الأشعة فوق البنفسجية لتحريك التحلل الضوئي لـ PVC. نظرًا لأن THF يستخدم عادة في إعداد أفلام PVC ، فإنه سيسرع أفلام PVC. التحلل الضوئي.

3. استقرار الحرارة

الاستقرار الحراري لـ PVC ضعيف ، ويجب إضافة مثبت حراري إلى منتجات PVC بعد المعالجة لتعزيز الاستقرار الحراري. باستخدام التحليل الشامل ، التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء ومقياس الطيف الضوئي بالأشعة فوق البنفسجية (الطول الموجي أكبر من 300 نانومتر ، درجة الحرارة 40 درجة مئوية ، 55 درجة مئوية ، 70 درجة مئوية) لدراسة سمك 80 ميكرومتر الذي يحتوي على ستيرات الكالسيوم ، مثبت الحرارة ستيرات الزنك وجد سلوك الأكسدة الضوئية لفيلم PVC أن مثبت الحرارة الأولي اختفى تدريجياً لأن حمض الهيدروكلوريك تفاعل مع مثبت الحرارة. عندما اختفى مثبت الحرارة تمامًا ، حدث فقدان الوزن في نفس الوقت ، مما يشير إلى أن شدة إزالة حمض الهيدروكلوريك أكبر من الأكسدة. وتبين من الإشعاع فوق البنفسجي أن الاستقرار الحراري للأورغوتين كان أفضل، وهذا هو السبب في أن كلوريد القصدير العضوي لن يسبب المزيد من التدهور.

تأثير تعديل البوليمر

يمكن الحصول على بعض الخصائص الجيدة عن طريق مزج PVC مع البوليمرات الأخرى ، ولكن المزج سيؤثر على سلوك تدهور الأشعة فوق البنفسجية لـ PVC. ميثيل ميثاكريلات بوتادين ستايرين كوبوليمر (MBS) وأكسيد البولي إيثيلين (PEO) ورقائق الخشب تعزز التحلل الضوئي للبولي كلوريد الفينيل ، في حين أن خلات البولي فينيل (PVAC) وكحول البولي فينيل (PVA) تؤخر التحلل الضوئي للبولي كلوريد الفينيل. يمكن أن تؤدي إضافة MBS إلى PVC إلى تحسين مقاومة تأثير PVC بشكل كبير ، ولكن إضافة MBS ستسرع من التدهور الضوئي لـ PVC.

رابعا، تأثير إضافة كربونات الكالسيوم

الغرض الرئيسي من إضافةدردشةCaCO3إلى صيغة منتجات PVC هو ملء الزيادة ، وتقليل التكلفة ، وتحسين صلابة ودرجة حرارة تشويه الحرارة للمنتج ، وتقليل معدل انكماش صب المنتج ، ولكن حجم الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات من CaCO3 والتوافق مع المصفوفة محدودة. ، في حالة وجود كمية كبيرة منه ، سيؤدي ذلك حتماً إلى تكتل في المصفوفة ، ويقلل من صلابة المادة ، ويؤثر على لمعان ولون المنتج. تشير بعض البيانات إلى أنه بعد المعالجة السطحية العضوية لـ CaCO3 ، من الواضح أن القدرة الاسترطائية تنخفض ، ولكن إذا تدهورت PVC وتمت إزالة حمض الهيدروكلوريك ، يتم تشتيت CaCO3 في طبقة منتج تدهور الأكسجين الفوتوغرافي من PVC ، مما يشكل موقعًا محتملًا لامتصاص الماء ، وهو أمر سهل لجعل المنتج مشوهًا ، ومنتجات CaCO3 و PVC تتقدم في السن. ترتبط ظاهرة السحق في هذه العملية ارتباطًا وثيقًا. المنتجات ذات محتوى ملء CaCO3 العالي عرضة لظاهرة السحق. ظاهرة السحق هي نتيجة لتغير المورفولوجيا السطحية الناجمة عن خدش السلسلة أو الربط المتقاطع أثناء شيخوخة وتدهور PVC.

الطرق الشائعة لحل ضعف استقرار الضوء من PVC

1. تقليل تدهور راتنج PVC وتشكيل هيكل البوليين أثناء بلمرة راتنج PVC

1. إزالة الأكسجين من نظام البلمرة والمياه منزوعة الأيونات

2. درجة حرارة البلمرة لا ينبغي أن تكون مرتفعة جدا

3. التحكم في المكتب المناسب ومعدل التحويل ، وتقصير فترة خفض الضغط من البلمرة

4. رقابة صارمة على محتوى الكلوريد في الماء

5. نقاء المواد الخام واختيار نظام المشتت والمبادر

2. تحسين تصميم صيغة الإنتاج لمنتجات PVC

1. استقرار الحرارة

مثبتات ضوء أمين المعوقة (HALs) هي فئة من مشتقات البيبيريدين التي لا تمتص أو نادراً ما تمتص الأشعة فوق البنفسجية ولها تأثير عائق ستيري معين. ومع ذلك ، نظرًا لأن مثبتات ضوء الأمين المعاقة قلوية ، فهي أكثر حساسية للمواد الحمضية [5] ، ويتم تشكيل حمض الهيدروكلوريك أثناء كل من التحلل الضوئي والتدهور الحراري للبولي كلوريد الفينيل. قد يتفاعل HCL مع Hals ، مما يعيق تكوين جذور النتروكسيد. "التسميم" هالز. يمكن اختيار مثبتات ضوء الأمين الأساسية الضعيفة ، مثل مشتقات البيبيريدين أو مشتقات الأنثراكينون ، لأنها تحتوي على مجموعة متنوعة من المجموعات الوظيفية ، ويمكن استخدامها كزبال الجذور الحرة ، وهذه المشتقات سهلة التحضير وليس لها أي سمية تقريبًا.

2. مضادات الأكسدة

أثناء معالجة واستخدام منتجات PVC ، سيتم أكسدةها بالحرارة والأشعة فوق البنفسجية ، ويرتبط التدهور التأكسدي بتوليد الجذور الحرة. الدور الرئيسي لمضادات الأكسدة هو إنهاء تشتت السلسلة أو زبالي الجذور الحرة. وظيفتها الرئيسية هي ربط الجذور الحرة لتشكيل مركبات مستقرة لوقف تفاعلات السلسلة. عادة ما يوصى بمضادات الأكسدة كتركيبات متعددة المكونات لتوفير الحماية ضد تدهور الأشعة فوق البنفسجية. عادة ما تكون مضادات الأكسدة الرئيسية لـ PVC هي ثنائي الفينول A ومضادات الأكسدة المساعدة أو متحللات بيروكسيد الهيدروجين. مضادات الأكسدة المساعدة من PVC هي ثلاثي الفينيل الفوسفيت وثنائي الفينيل إيسوكتيل استر ، ويمكن أن يكون لمزيج من مضادات الأكسدة الرئيسية والمساعدة تأثير تآزري.

3. امتصاص الأشعة فوق البنفسجية

دور امتصاص الأشعة فوق البنفسجية هو منع تدهور وتشابك البوليمرات الناجمة عن الأشعة فوق البنفسجية في أشعة الشمس ومصادر الضوء الاصطناعي المختلفة. يمكن لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية امتصاص الأشعة فوق البنفسجية بطول موجي يتراوح بين 240 و 340 نانومتر ، وله خصائص اللون الفاتح ، وعدم السمية ، والتوافق الجيد ، والهجرة الصغيرة ، والمعالجة السهلة ، وما إلى ذلك ، وله تأثير وقائي جيد على راتنج PVC.

وفقا للتركيب الكيميائي ، يمكن تقسيم امتصاص ضوء الأشعة فوق البنفسجية إلى o-hydroxybenzophenones ، o-hydroxybenzotriazoles ، hydroxybenzotriazines ، phenyl salicylate ، إلخ. الساليسيلات الفينيل هو أقرب مثبت للأشعة فوق البنفسجية ، ولا يزال يستخدم اليوم بسبب انخفاض سعره. معظمها أصفر تحت الأشعة فوق البنفسجية ، مما يحد من استخدامها في مواد عديمة اللون أو شفافة. O-hydroxybenzophenone و o-hydroxybenzotriazole مركبات نموذجية للأشعة فوق البنفسجية ، ويتم إضافتها إلى منتجات PVC ، بحيث يمكن استخدام المنتجات لفترة طويلة تحت أشعة الشمس. وظيفتها الرئيسية هي منع تلون منتجات PVC ، وكذلك لمنع المنتجات من أن تصبح شقوقًا هشة وسطحية.

4. وكيل مخلب

غالبًا ما تتم إضافة عوامل مخلبية إلى نظام البلمرة PVC أو نظام الصياغة لتحسين الاستقرار الحراري للراتنج. المبدأ هو أن نظام المخلب يمكن أن يشكل مجمعات معدنية مستقرة مع أيونات معدنية ضارة يسهل التسبب في إطلاق حمض الهيدروكلوريك على السلسلة الجزيئية PVC.

5. وكيل التدريع بالأشعة فوق البنفسجية

عامل التدريع الخفيف هو فئة من المواد التي يمكن أن تمتص أو تعكس الأشعة فوق البنفسجية ، وتنعكس وظيفتها الرئيسية في الحاجز المادي. يمكن أن تشكل حاجزًا بين مصدر الضوء والبوليمر ، مما يمنع الأشعة فوق البنفسجية من دخول المناطق الداخلية من البوليمر. هذه المنتجات رخيصة ولها العديد من الأصناف ، مثل ثاني أكسيد التيتانيوم وأسود الكربون.

أسود الكربونهو عامل التدريع الخفيف الأكثر فعالية ، فهو يمتص الأشعة فوق البنفسجية بأكملها وضوء الإشعاع المرئي ، ويمكنه تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة حرارية أقل تدميراً ، ولديه مرشح داخلي ، زبال الجذور الحرة ، وحالة البوليمر المفردة وعامل تجزئة ثلاثي ، فإنه يلعب وظيفة امتصاص الأشعة فوق البنفسجية من خلال النقل الأفقي للطاقة في هيكلها العطري متعدد النواة. وفقا لعملية التصنيع ، يمكن تقسيم أسود الكربون إلى ثلاثة أنواع: أسود الكربون القناة ، أسود الكربون الفرن وأسود الكربون الحراري. تعتمد كفاءة تثبيت الضوء لأسود الكربون على نوعه وحجم الجسيمات والتشتت في البوليمر.

ثاني أكسيد التيتانيوميحتوي بشكل رئيسي على شكلين مختلفين من الكريستال ، نوع الأناتاز ونوع الروتيل ، والتي يتم خلطها في البوليمرات وتظهر أنشطة فوتوغرافية مختلفة بشكل كبير. ثاني أكسيد التيتانيوم الأناتاز نشط ضوئيًا ويمكن أن يحفز التحلل الضوئي للبوليمرات. تحت تأثير الضوء والأوزون ، يمكن أن يشكل تدريجيا حمض التيتانيك ، مما يجعل سطح المنتج أصفر والطباشير. ثاني أكسيد التيتانيوم الروتيل هو عامل التدريع للأشعة فوق البنفسجية شائعة الاستخدام لـ PVC. ليس لديها أي نشاط ضوئي ولكن يمكن أن تحمي ضوء الأشعة فوق البنفسجية وتعكس ضوء الأشعة تحت الحمراء ، وليس من السهل أن تتحول إلى اللون الأصفر. متوسط جرعة ثاني أكسيد التيتانيوم هو عموما 3٪ ~ 5٪.

أكبر عيب في عامل التدريع الخفيف هو تلوين المنتج ، مما يحد بشكل مباشر من تطبيقه في المنتجات الشفافة ، وهناك تقدم عام ضئيل في تطوير الأصناف. الأصناف الجديدة هي أساسا حجم الجسيمات فائقة الدقة والمواد غير العضوية المعالجة على السطح بسهولة ، مثل ثاني أكسيد التيتانيوم فائق الدقة وأكسيد الزنك الدقيق. الأول لديه غير نشط ، غير مهاجر ، تشتت الضوء المرئي المنخفض وتشتت الضوء فوق البنفسجي العالي ، ويمنح البلاستيك امتصاص الضوء فوق البنفسجي مع الحفاظ على شفافية البلاستيك. هذا الأخير أفضل من ثاني أكسيد التيتانيوم متناهية الصغر من حيث الشفافية وكفاءة امتصاص الأشعة فوق البنفسجية. ماذا؟

في الختام:

(1) يحدث تغير لون منتجات PVC بسبب العمل المشترك للبيئة الخارجية وعوامل PVC نفسها ، أي الأشعة فوق البنفسجية الخارجية ، ودرجة الحرارة المحيطة ، والرطوبة ، والظروف التي تحتوي على الأكسجين والتلوث البيئي ، وما إلى ذلك عوامل PVC نفسها هي إطلاق حمض الهيدروكلوريك أثناء عملية التدهور.

(2) السبب الرئيسي لتغير لون منتجات PVC هو وجود بنية البوليين في سلسلتها الجزيئية وإطلاق حمض الهيدروكلوريك أثناء عملية التدهور. لذلك ، فإن الطريقة الأساسية لحل ضعف استقرار الضوء لراتنج PVC هي التحكم في جودته وتقليل إطلاق هيكل حمض الهيدروكلوريك والبوليين. توليد.

(3) جودة المواد المضافة المختلفة في صيغة إنتاج منتجات PVC هي أيضًا عامل مؤثر في تلون منتجات PVC. يمكن تحسين الصيغة لضمان جودة الراتنج والمواد المضافة المختلفة وتقليل حدوث تغير لون المنتجات.

تأثيرات أنواع ثاني أكسيد التيتانيوم على خصائص راتنج ABS

الصفحة السابقة

في انتظار السياسة الجديدة لشركة Billionschem ، سيصل سعر ثاني أكسيد التيتانيوم إلى التقاطع