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PVC管道表观变灰、发黑主要有哪几个方面的原因?

时间:2020-03-19   访问量:155

PVC管道配方主要由PVC树脂和助剂组成。其中助剂按功能又分为:热稳定剂、润滑剂、加工改性剂、冲击改性剂、填充剂、耐老化剂、着色剂等。

PVC管道变黑主要有哪几个方面的原因?

一、PVC产品质量

由于PVC分子结构中存在叔氯和烯丙基氯,故PVC管材在加工和后期的使用过程中易发生分解,脱HCL易形成共轭双键,多个双键形成,导致管材变色开始发生,其颜色变化顺序为:白色-粉红色-浅黄色-红色-黑色(碳化),故PVC质量,稳定剂质量(控制分解)和用量至关重要。

二、质量不合格钛白粉诱发的变色

Ti 表面是否进行包覆处理对光催化反应有重要影响。无论是金红石型还是锐钛型TiO2,若表面不进行包覆处理,其都能发生光催化反应而导致PVC— u管材变色;如果使用活性低的材料(如Al₂O₃或ZRO₂ )包覆处理堵塞Tio2表面的活性点,则能在很大程度上抑制或减少发生表面光催化反应。

通常TiO₂有两种结构形式:锐钛型和金红石型。由于其结构、使用能和耐老化性能不同。做为PVC管材使用TiO₂必须为金红石型。但由于一些厂家生产TiO₂质量问题或由于TiO₂表面包覆(SiO₂、AL₂O₃有机物)不均,结果TiO₂在光催化情况之下易发生变色(变灰)现象。(锐钛型价格每吨低1000元,进口每吨高2000~4000元)。

TiO 表面光催化反应过程中产生的活性原子团与PVC共混物中的铅发生氧化老化反应 。

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(反应条件:TiO 表面光催化反应的发生需要多个环境条件的共同作用,如阳光曝晒、湿度、温度等,其中温度对化学反应速率有很大的影响,通常温度每升高10℃ ,化学反应速率增加1倍。在气候炎热的夏天,TiO:着色材料的表面可以达到50~70℃ ,这对光催化反应有极大的影响)

从以上反应过程可以看出:在合适的条件下,TiO。发生在表面的光催化反应可以看做是一个周期性的氧化还原反应。由于氧化还原反应过程产生了黑色的铅,因而导致浅色PVC—U管材表面出现了灰黑色斑。当停止光照一定时间后,PVC—U管材表面的灰黑色斑会慢慢消失。

结论:

浅色PVC—U管材表面产生灰黑色斑的原因是其中含有铅化合物,在Tio 表面光催化反应时铅化合物发生氧化还原反应生成了黑色的单质铅,从而产生灰黑色斑。金红石型TiO 只能减缓变色速度,但不能完全避免问题的发生。

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三、硫污染和铅盐稳定剂、镉稳定剂

随着工业的发展,酸雨,硫污染日趋严重,且型材在贮存和运输过程中可能与硫磺,硫化物相接触,故发生硫化污染的可能性较大。硫污染主要是

Pb²﹢+S²-→PbS(黑)

2S²﹣+PbCl₂→Pb(ClS)₂(红褐色)

反应形成的物质为黑色或红裼色,可导致白色材料变色,故使用铅盐稳定剂型材易发生硫污染。镉类稳定剂属有毒产品,如在管材中使用,在硫化物环境中易发生如下反应:

S²-+Cd²+→CdS↓(黄色)

会导致管材泛黄,因此镉类稳定剂,很少被使用。

四、群青引发的变色(在含铅盐稳定剂配方中)

群青是含多硫化钠而具有特殊结构的硅酸铝。不经特殊处理的群青耐碱性耐热性和耐酸性差。当管材被酸雨淋后,在强烈的阳光照射下,在管材表面残存的酸雨与群青作用形成“HS­­­­­­¯”离子,该离子溶于水,进一步水解形成S¯与型材中存在的Pb²+作用,形成沉淀物而使管材表面着色从而导致“硫化”污染现象­。

Pb²﹢+S₂¯→PbS↓(结晶形:蓝色)

(无定形:黑色)

五、新型增韧材料对白色型材耐候性、变色性影响

CPE做PVC增韧材料目前还被绝大多数厂家所使用,但CPE氯化聚乙烯,由于其结构的特点,在光热、氧等作用下易分解变色,使管材变黄。此外,更为主要的是CPE分解产生HCL易与铅盐稳定剂反应成PbCl₂。在硫污染环境之下易生成Pb(ClS)₂和PbS,会使管材变为红褐色和黑色。

六、因此建议:

① 群青必需要进行处理,具有耐碱性耐热性和耐酸性

② 不采用含硫化物的稳定剂

③ 采用金红石型钛白粉

④ 采用质量优级的CPE

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