影(yǐng)響PVC塑窗(chuāng)耐候性的(£₽←de)因素及防止老(lǎo)化(huà)的(de)措施

聚氯乙烯（PVC）塑窗(chuāng)具有(y Ωǒu)許多(duō)優點和(hé)特性，它比木(mù)窗(chuāng)和✔©↕↕(hé)鋼窗(chuāng)耐腐蝕；比鋁窗(chuāng)和(hé)鋼窗(£♥chuāng)的(de)密封性、隔音(yīn)性、隔熱(rè)保溫性能(néλ☆≤✘ng)好(hǎo)，而且外(wài)觀精緻，保養容易，造型多(duō) ↕樣，可(kě)與各類建築物(wù)相(xiàng)協調。但(dàn)是(☆¶×shì)，硬質PVC用(yòng)作(zuò)窗(chuāng)框特别是(shì)外(wài)窗(÷≤chuāng)用(yòng)型材時(shí)需長(cháng)期暴露在戶外(wài)，常年 ∑∏(nián)要(yào)經受風(fēng)吹、日(rì)曬、雨(yǔ)淋、環境污染等大(dà)氣εΩβγ環境侵蝕，遭受的(de)環境破壞因素極其複雜(zá)，加上(shàng)'φ原料中樹(shù)脂、助劑的(de)選配及制(zhì)品的(de)成型加工(gōng)工(gφ±★ōng)藝等存在的(de)問(wèn)題，使得(de)耐候性成為(wèi)人(ré☆Ω∞‌n)們考核PVC塑窗(chuāng)質量的(de)一α↓↕₹(yī)項重要(yào)指标。

1 影(yǐng)響PVC塑窗(chuāng)耐候性的(de)因素

    PVC的(de)耐候性主要(yào)是(₽  shì)指老(lǎo)化(huà)問(wèn)題。PVC是(shì)一(yī)種合成高(gāo)分®↓≠≤(fēn)子(zǐ)材料。引起高(gāo)分(‍©‍fēn)子(zǐ)材料老(lǎo)化(h✔∑uà)的(de)原因不(bù)外(wài)乎內(nèi)因和(hé)外(wài)因兩個↓¥(gè)方面。內(nèi)因主要(yàoβ✘)是(shì)指高(gāo)分(fēn)子(<£zǐ)材料本身(shēn)的(de)分(fēn)子(zǐ)結構狀态∏₽÷（包括化(huà)學結構和(hé)物(wù)理(lǐ× →)結構）和(hé)高(gāo)分(fēn)子(zǐ¥±Ω)材料體(tǐ)系內(nèi)部各組分(fēn)的(de)性質、比例等。高(gāo)分(fēn)±↑≥≈子(zǐ)材料的(de)結構狀态及其組成配方在很(hěn)大(dà)程度÷δ' 上(shàng)決定著(zhe)材料耐老(lǎo)化(huà)性能(néng)的(de)優劣。π>外(wài)因指的(de)是(shì)外(wài)界的(de)環境¶↕Ω因素。

1.1 影(yǐng)響PVC塑窗(chuāng)耐候性的(de)內(nèi)因λ≤₽¥

    PVC本身(shēn) &∏±分(fēn)子(zǐ)結構的(de)弱點是(shì)影(yǐng)響其耐候性的(de↓∏)主要(yào)內(nèi)因。在通(tōng)常狀況下(xià)，★φ™↔PVC的(de)分(fēn)子(zǐ)結構是(shì)氯乙烯單體β•(tǐ)按首尾方式相(xiàng)連接形成的(de)一(yī)種γ♥•有(yǒu)規則的(de)線型分(fēn)子(zǐ)鏈，氯、氫原子(zǐ)隻與仲碳原 •→φ子(zǐ)結合，按理(lǐ)說(shuō ∑)是(shì)較穩定的(de)。但(dàn)在實際生(shēng)産中，尤其"↑≠是(shì)聚合溫度高(gāo)時(shí)，可(kě)能(néng)₩✔♥$生(shēng)成“頭頭”、“尾尾”的(de)不(bù)規則連接方式及雙鍵、支鏈等，另∑&外(wài)引發劑、雜(zá)質等的(de)存在也(yě)會(hπ ♣→uì)影(yǐng)響PVC的(de)分(fēσφn)子(zǐ)結構和(hé)純度。

    “頭頭”、“尾尾，，相(xiàng)連接的<γ≠δ(de)不(bù)規則結構導緻PVC的(de)熱(rè)穩定性能(néng)變差，≤™容易脫出氯化(huà)氫（HCL）。

    雙鍵的(de)存在尤其是(shì)↔↑分(fēn)子(zǐ)鏈末端形成的(de)不(bù&✔♥♥)飽和(hé)雙鍵也(yě)是(shì)結構上(shàng)的(de)弱點，它們 >容易氧化(huà)、斷鏈等，而且其含有(yǒu)的( ♣≠‌de)不(bù)穩定烯丙基氯也(yě)易脫出。

    當有(yǒu)支鏈存在時(shí)，支化(huà)點上(s♦★hàng)的(de)叔氯原子(zǐ)或叔氫原子(zǐ)都(dō≠∞u)是(shì)老(lǎo)化(huà)反>✘'₽應時(shí)易受攻擊的(de)部位，因為(wèi)它們的(de)鏈能(n€× éng)較低(dī)，尤其叔氯鏈更易活化(huà)發✔÷φ↕生(shēng)反應。支化(huà)點上(shàng)的(de)叔氯甚至在聚合時(shí​★≠$)就(jiù)能(néng)與鄰近(jì©∏•↕n)的(de)H作(zuò)用(yòng)脫出HCl，繼而在分(fēn)子(zǐ)γ≤$★鏈內(nèi)産生(shēng)雙鍵結構。

    當PVC聚合過程中采用(yòng)過氧化(huà§→)物(wù)作(zuò)引發劑或有(yǒu)氧存在時(shí)，則可(kě)★≤使分(fēn)子(zǐ)鏈內(nèi)含有(yǒu)-‍☆OH或-0等基團，也(yě)成為(wèi)後來(lái)容易老(lǎo)化 ∞(huà)、性能(néng)降低(dī)的(de)誘導因素。

1.2 影(yǐng)響PVC塑窗(chuāng)耐∏×<候性的(de)外(wài)因

    影(yǐng)響PVC耐候性的(de)外(wài)因主要(yào)包括₩✔←↑光(guāng)（波長(cháng)、強度）、放(fàng)射線、熱(↑♣​ rè)、作(zuò)用(yòng)力和(hé)電(diàn)等能'↑←∑(néng)量因素，以及空(kōng)氣、活性氣體(tǐ)、氧、臭氧、H2S、SO2、Hδσ↓←CI、水(shuǐ)、有(yǒu)機(jī)溶劑、微(wēi)生(sh​$‌ēng)物(wù)的(de)危害和(hé)昆蟲破壞等環境因素，這(zhè)些(xδ→iē)因素是(shì)引起PVC等高(gāo)分(fλ ēn)子(zǐ)材料在貯存或使用(yòng)過程中老(lǎo)化✔γ(huà)的(de)主要(yào)因素。從(cóng)PVC♣$♣老(lǎo)化(huà)的(de)主要(yào)機(jī)理(lǐ)看(kàn)，光(g£∑><uāng)、熱(rè)、氧産生(shēng)的(de)老(lǎo)化(huà)‌¶是(shì)影(yǐng)響PVC耐候性的(de)£®₹ 主要(yào)因素。

    （1）紫外(wài)線照(zhào)射的(de)影(yǐng)響

    耐候性問(wèn)題主要(yào)指光(guāng∏ ≤)引起的(de)破壞作(zuò)用(yòng)。光(gu•​♠āng)老(lǎo)化(huà)主要(yà•↕‌o)是(shì)波長(cháng)較短(duǎn)、能(néng)量較高₹♠β→(gāo)的(de)紫外(wài)線（UV）對(duì)₹☆高(gāo)分(fēn)子(zǐ)材料的×" (de)破壞。UV照(zhào)射對(duì)PVC塑窗(chuān♠↔$g)的(de)耐候性有(yǒu)較大(dà)影(yǐng)響。UV波長(cháng)為(←¥'wèi)200～380nm，它具有(yǒu)足以εα•★引起PVC分(fēn)子(zǐ)化(huà)學鍵斷裂、産生(shēng)自(zì)由基的(de)能≠π₽(néng)量。表1列出PVC分(fēn)子(zǐ)中C-H鍵和(hé)C-CI鍵的(de)鍵能(↕¥néng)與UV波長(cháng)所對(duì)應的(de) ‍≤能(néng)量比較。

    從(cóng)表1×≥可(kě)看(kàn)出，波長(cháng)為(wèi)290nm£≈•的(de)UV，其能(néng)量為(wèiΩ∑)418kJ，足以使PVC中的(de)C-H鍵和(hé)C-CI鍵發生(shēng)₽ <斷裂。而波長(cháng)為(wèi)3♣​00nm的(de)UV，其能(néng)量為(wèi)397kJ，也(yě)足以使C-​​€CI鍵發生(shēng)斷裂。由此可(kě)見(jiàn)波長(cháng)為(wèi)290～•€φ300nm的(de)UV對(duì)PVC本體(tǐ)結構的(δαde)破壞性極大(dà)，而實際上(shàng)波長(×≈™cháng)為(wèi)310nm的(de)UV就(jiù)能(néng)使PVC分(fēn)子(€♣₩zǐ)中的(de)C-CI鍵斷裂脫出HCI生(φ♣♦shēng)成多(duō)烯共扼雙鍵而導緻老(lǎo)←♦Ω化(huà)，特别是(shì)在有(yǒu)氧、水(sh​•¶₽uǐ)、熱(rè)存在時(shí)PVC塑窗δ (chuāng)會(huì)出現(xiàn)裂紋、脆化(huà)、白&π¶(bái)化(huà)等，并導緻沖擊強度、拉伸強度及電(diàn)絕緣性能≥♣♥(néng)的(de)顯著下(xià)降。

    （2）溫度、濕度及氧的(de)影(yǐΩ¶γng)響

    溫度對(duì)于PVC這(zhè)種熱'¥(rè)敏性塑料的(de)老(lǎo)化(huà)進程也(yě)起著(zhe)重要(y✘±ào)作(zuò)用(yòng)，PVC性能(néng)的​€β(de)衰減與使用(yòng)地(dì)點的(de)溫度有(yǒu)關。室外(wài)使用(y∑ε♠òng)的(de)PVC塑窗(chuāng)表面溫度并不(bù)高(gāo)（接近(<λ₽jìn)地(dì)面溫度），不(bù)足以引起PVC立即分(fēn)解。但(dà↑< πn)是(shì)由于PVC塑窗(chuāng)吸收太陽光(guā<±‌ng)中的(de)紅(hóng)外(wài)線後轉變為(wèi)熱(rè)↕φ↔§能(néng)，故使其表面溫度較高(gāo)，φ $特别是(shì)光(guāng)、氧等因素的(de)"<互相(xiàng)影(yǐng)響使熱(rè)對(duì)PVC塑窗(chuāng)的(de☆₩§©)老(lǎo)化(huà)起加速作(zuò)用(yòng)，溫度愈高(gāo)，₹₩¶•光(guāng)老(lǎo)化(huà)降解速度愈快(kuài)。試驗表明(mí★♣ ng)溫度每升高(gāo)10℃，降解速度就(jiù)相(xiàng)應快(kuài)1倍。€λ✘這(zhè)就(jiù)涉及到(dào)有(yǒu)色特别是(shì)棕色、深色異型材的(de)←≠光(guāng)、熱(rè)穩定性問(wèn)題。不(bù)同顔色的(de)塑 ₹δ₹窗(chuāng)在相(xiàng)同氣溫下(xià)其表面溫度差異很(hěn)大(dà)，光(★↓guāng)、熱(rè)穩定性也(yě)會(huì)明(míng)顯‌ ☆不(bù)同。表2列出了(le)黑(hēi±≤)、白(bái)兩色PVC塑窗(chuāng)在陽光(guāng)照(zhào)射下(xià)的δ♠​(de)表面溫度。由表2可(kě)看(kànσγ)出，白(bái)色PVC塑窗(chuāng)的(deσ↓)表面溫度與空(kōng)氣溫度相(xiàng)差較小(xiǎo)。因此，在氣溫較高(±γ∑gāo)地(dì)區(qū)推薦使用(yε ≈òng)白(bái)色的(de)PVC塑窗(chuāng)或外(wài)側為(wè÷∏i)白(bái)色內(nèi)側為(wèi)有(yǒu)色的(de)複合層窗₽β(chuāng)。此外(wài)，氣溫随季節和(hé)晝夜而發生(shēnδ↑"g)的(de)熱(rè)冷(lěng)交替變化(huà)也(yě)對(duì)PVC塑窗(ch♠‍uāng)老(lǎo)化(huà)産生(shēng)一(yī)定的 ♠✘(de)影(yǐng)響。

    PVC受熱(rè)容易分(fēn)解，如(rú)有(yǒu)氧ε•≈氣存在則更為(wèi)劇(jù)烈。表3為(wèi)PVγδ☆<C在氧氣、空(kōng)氣和(hé)氮氣中熱(rè)氧化(huà)降解的(de)≈α→€速度比較。從(cóng)表3可(kě)知(zhī)，在氧氣氛下(xià$✘§)PVC脫HCI的(de)速度最快(kuài)。

　　濕度也(yě)是(shì)影(yǐng)響PVC塑窗(chuāng)老(lǎoβ• )化(huà)的(de)一(yī)個(gè)重要(yào)因素。同樣氣溫下(xià)在非常**的(σ±↑de)地(dì)區(qū)比在幹燥地(dì)區(qū)老(lǎo)化(huà)速度×  ‌快(kuài)得(de)多(duō)。氣候幹燥時(shí)，臭氧分(fēn)散并✘™消失，而在**氣候中，臭氧會(huì)附著(zhe)在水(shuǐ)滴上(shàng)，變成§λ暫時(shí)的(de)氧化(huà)水(shuǐ)，它與PVC塑窗(chuāng)★±×≤接觸也(yě)會(huì)使PVC塑窗(chuāng)發生(shēng)氧化(huà)。

    此外(wài)，地(dì)理(lǐ)位置及其它條件(j ÷iàn)如(rú)風(fēng)、灰塵及大(dà)氣污染等對(duì)PVC塑窗(chuān↑≤εg)的(de)老(lǎo)化(huà)性能(néng)也(yě​•)有(yǒu)一(yī)定影(yǐng)響。

2 防止PVC塑窗(chuāng)老(lǎo)化(huà)的(de)一(yī)些(©‌xiē)措施

2.1 沖擊改性劑的(de)選擇

    目前适用(yòng)于PVC窗(chuāng)（門(mén)）異÷↔型材的(de)耐候性優良的(de)沖擊改性劑主要(yào)有(♠±​yǒu)3類，即氯化(huà)聚乙烯（PE-£★C）、（乙烯／乙酸乙烯酯）共聚物(wù)（E/VAC）、丙烯酸酯類共聚物(wù)♣ （ACR）。

    PE-C改性PVC應用(yòng'≤™ε)最早，但(dàn)該産品加工(gōng)範圍窄，會(huì)引起制(zhì)♥<品變黃(huáng)等現(xiàn)象，σ§$★在市(shì)場(chǎng)上(shàn∞∑'g)呈明(míng)顯減少(shǎo)的(de)趨勢。

    E/VAC的(de)年(nián)用(yòng) ↕量在這(zhè)3種沖擊改性劑中最大(dà)，約占55¥≠δε%以上(shàng)，但(dàn)由于其擠出加工(gōng)溫度範圍較窄，并且會(huì)降低(♣₽∞dī)維卡軟化(huà)溫度，使用(yòng)量開(kāi)α&始降低(dī)。

    ACR具有(yǒu)熔融溫度低(dī)、₩≠​♦加工(gōng)流動性好(hǎo)、加工(→∞gōng)溫度範圍寬等優點，制(zhì)品外(wài)觀色白(b↕☆©ái)、光(guāng)滑、細密，具有(yǒu)優良的(de)沖擊強度和(hé)耐候性。選用±≤(yòng)ACR類改性劑将是(shì)提高(gāo)PVC塑窗(chuāng)耐候性的≈‍​φ(de)一(yī)條有(yǒu)效途徑。

2.2 穩定體(tǐ)系的(de)選擇

    PVC塑窗(chuāng)型材配方中的(de)穩定劑除了(le)α¥φ要(yào)承擔熱(rè)穩定性外(wài)，還(hái)須兼有(yǒu)☆βπδ耐候性及可(kě)加工(gōng)性。最常用(yòng)的(deλ¥)熱(rè)穩定體(tǐ)系主要(yào)有(yǒu)鉛鹽、鋇-镉及有(yǒu)機(jī)£$錫3大(dà)類，它們都(dōu)是(shì)PVC較理(lǐ)想的(de)熱€↕(rè)穩定劑，其中有(yǒu)些(xiē) •←♦還(hái)兼有(yǒu)較強的(de)光(guāng)、熱(rè)穩定作(↓λzuò)用(yòng)。

    鉛鹽穩定體(tǐ)系☆ ∑效果最佳且價格低(dī)廉，它與金(jīn)♦£"≈屬皂類及潤滑劑配合使用(yòng)時(s<₹hí)具有(yǒu)良好(hǎo)的(de)加工(gōng)流動性、熱(rè)✘≤穩定性及耐老(lǎo)化(huà)性，在國(guó)內(nèi)外(wài)PVC加工(∑↕gōng)中占有(yǒu)較大(dà)比例。它對(duì)PE-C改性PVC↑₹¶☆有(yǒu)很(hěn)好(hǎo)的(de®↓×)穩定效果。

    鋇的(de)熱(rè)穩定性好(hǎo)，镉的(de)&λ β光(guāng)穩定性好(hǎo)，鋇-镉→∏↔♠穩定體(tǐ)系兼具光(guāng)、熱(rè)¥∞穩定性，适于戶外(wài)使用(yòng)。若将鉛與鋇♣↔-镉穩定劑複合使用(yòng)，則可(kě)進一(yī)步提高(gāo)光$≤☆↕(guāng)熱(rè)穩定性和(hé)耐候性，并可(kě)減少(shǎo)制(zh‍₽ì)品白(bái)化(huà)程度，但(dàn)镉的(de)毒π₩↔性較大(dà)。

    有(yǒu)機‍®(jī)錫穩定劑中，硫醇錫的(de)熱(rè'<&)穩定性較好(hǎo)，但(dàn)耐候性差。錫系中耐候性最好(hǎo)的(de)♠∏是(shì)二月(yuè)桂酸二丁基錫、馬來(lái)酸錫。

2.3 著(zhe)色劑的(de)選擇

    多(duō)年(nián)來(lái)國(guó)內(nèi)外(wàε"γ→i)的(de)使用(yòng)經驗表明(míng)，白(bái)色塑料∞♣♦↕門(mén)窗(chuāng)能(néng)作(zu$™ò)為(wèi)耐久性的(de)建築材料。金(jīn)紅(hóng)石型TiO具有(↑≈§yǒu)立方體(tǐ)結構，它的(de)密度高(gāo)，結晶結構穩定，折射率大(dà)，∏♣✘‌能(néng)有(yǒu)效地(dì)散射光(guāng)線，光(g×σuāng)學穩定性高(gāo)，對(duì)材料的(de)保護效果顯&₽↓>著，适于戶外(wài)使用(yòng)。金(jīn)紅(hó©∑ γng)石型TiO2是(shì)白(bái)色塑窗♠✔(chuāng)最理(lǐ)想的(de)著(zhe)色劑，同時(shí)兼有(yǒu)屏∏÷₩♠蔽和(hé)散射紫外(wài)線的(de)™φ作(zuò)用(yòng)。

    在我國(guó)一€&↑©(yī)般氣候條件(jiàn)下(xià)，制(♣ λzhì)造PVC塑窗(chuāng)型材時(shí)配用(yòng)4-6份T₽↑iO2即可(kě)，在光(guāng)輻射很(hěn)強、氣溫較高(gā★®α≈o)的(de)地(dì)區(qū)可(k÷λě)适當增加配用(yòng)量。若采用(yòng)有(yǒu)機(jī)錫穩定±≥↕δ體(tǐ)系時(shí)，需配用(yòng)12～15份Ω 'εTi02。

    對(duì)于有(yǒu)色PVC塑窗(chuā&∏♦ng)異型材，要(yào)采用(yòng)耐200℃以上(shàng)高(gāo>≈)溫、耐光(guāng)性強（7～8級）、₩®¥<耐酸堿（＞4級）及耐遷移性（5級以上(shàng'σΩ )）的(de)顔料作(zuò)為(wèiα♥)著(zhe)色劑。也(yě)可(kě)以采用(yòn≈φ g)複合共擠出工(gōng)藝，用(yòng)聚甲ε₹‌基丙烯酸甲酯薄層或膜擠塑在白(bái)色型材外(wài)表面，可(k★<¥±ě)采用(yòng)後加工(gōng)印色的(de)方法。

2.4 紫外(wài)線吸收劑及抗氧劑的(de)↔§∑₩選用(yòng)

    在PVC塑窗(chuāng)異型材配方中如(rú)果¶ 選用(yòng)有(yǒu)較好(hǎo)光(guāng)、熱(rè)穩定性的(de)體(tǐ←≥$)系，如(rú)鉛穩定體(tǐ)系中的(de)二鹽基亞磷酸鉛，不(bù)僅有 ≥ ​(yǒu)較好(hǎo)的(de)熱(rè)穩定作(zuò)用(yòng)，而且有(yǒu→γ)良好(hǎo)的(de)紫外(wài)線×λ"屏蔽作(zuò)用(yòng)，并兼有(yǒu)抗氧劑的(de)功能÷✔•(néng)，加上(shàng)體(tǐ)↕< •系中還(hái)有(yǒu)能(néng)屏‌✔蔽及散射紫外(wài)線的(de)Ti0♣₹‍‌2，故一(yī)般情況可(kě)不(bù)再添∞✘'×加紫外(wài)線吸收劑及抗氧劑。但(dàn)在氣候炎熱(rè)、光(¥β £guāng)輻射強烈的(de)地(dì)區(≠✘β£qū)，為(wèi)了(le)進一(yī)步提高(gā> ‌<o)耐候性，可(kě)适量添加紫外(wài)線吸收★δα¥劑UV-531或UV-9等。但(dàn)值得(de)注意的(de)是(sh≈δì)，這(zhè)類助劑與其它助劑的(de)匹配具有(yǒu)☆♦©強烈的(de)選擇性。

3 結語

    影(yǐng)響PVC塑窗(chuāng)耐候性的(de)因素≤♣β♠很(hěn)多(duō)，在産品質量一(yī)定即內(nèi)因有(y§♥∏ǒu)保證的(de)情況下(xià)，PVC塑​✘→窗(chuāng)的(de)耐候性則取決于大(dà)氣的(de)影(y ≥ε™ǐng)響。大(dà)氣環境的(de)因素是(shì)一(yī)個(gè)變量，随著(zhe)季節§Ω、時(shí)間(jiān)的(de)變動而改變，同時(sh♣♥γí)也(yě)随著(zhe)地(dì)理(lǐ)條件(j≠ ≥εiàn)的(de)不(bù)同而變化(huà✘₹£)。其中紫外(wài)線是(shì)使PVC材料老(lǎo)化(huà)的♦♣<(de)主要(yào)因素，熱(rè)和(hé)**的(de)共同作★₩‍(zuò)用(yòng)也(yě)會(huì)使PVC材料降解。同時(shí)由PVC材料≥β老(lǎo)化(huà)機(jī)理(lǐ)得(de)知(zhī)，PVC窗(cσΩ∏huāng)框型材的(de)老(lǎo)化(h¶ €uà)過程主要(yào)是(shì)在光(guāng)、熱(rè)'¥φ±、氧綜合作(zuò)用(yòng)下(xià)使高(g¶₩∞āo)分(fēn)子(zǐ)鏈發生(shēng)交聯、斷裂以緻變色、強度下(•φxià)降的(de)過程，在制(zhì)造PVC塑窗(chuāng)型材過程中，選擇好(h"∑÷±ǎo)的(de)改性劑、穩定劑、著(zhe)色劑、紫外(wài)線吸收劑及抗÷Ω₹ 氧劑等，是(shì)防止PVC塑窗(chuāng)老(lǎo)化(huà)，​♣提高(gāo)PVC塑窗(chuāng)耐候性最主要(yào)的↔≤(de)措施。