Светостойкость и цветоустойчивость оконных профилей

Одна из важнейших потребительских характеристик строительных ПВХ-профилей - светостойкость и цветоустойчивость. Покупателю интересно знать, сколько простоит на открытом воздухе, под действием солнечного излучения его пластиковое окно, фасад, обшитый ПВХ сайдингом и прочие строительные элементы здания, купленные за немалые деньги.

К сожалению, не все фирмы производители таких ПВХ-профилей уделяют должное внимание данному вопросу и их продукция после 2-3 лет эксплуатации на открытом воздухе сильно выцветает, желтеет, теряет привлекательность, снижаются прочностные и механические свойства и т.п.

Некоторые потребители, малознакомые со свойствами экструзионных ПВХ-профилей, разочаровываются в полимерных материалах - и совершенно напрасно. Причина выцветания в составе экструзионного ПВХ-компаунда, куда не были введены специальные светостабилизаторы - антиоксиданты, препятствующие фотоокислительной деструкции полимера и увеличивающие его светостойкость.

При фотодеструкции макромолекулы ПВХ разрушаются под действием ультрафиолета и коротковолновой части спектра солнечного света. Особенно быстро этот процесс развивается в присутствии атмосферного кислорода, в результате чего происходит старение полимера, которое проявляется в изменении его механических, электрических свойств, окраски, растрескивании, в исчезновении блеска и пр.

Cветостойкость полимерных материалов - способность материалов выдерживать действие света, сохраняя при этом внешний вид, физико-механические и другие свойства. Для повышения этой способности в полимерные материалы вводят светостабилизаторы - антиоксиданты.

Светостойкость зависит от состава и структуры полимера, определяющих его способность поглощать свет и вероятность протекания при этом химических реакций. От толщины облучаемого образца, от количества и природы ингредиентов (например, пластификатора, наполнителя, красителя), примесей и растворителя, а также от условий облучения (спектральное распределение действующего излучения, интенсивность света, температура, влажность и состав атмосферы).

Для увеличения светостойкости строительных ПВХ-профилей ещё до процесса экструзии в ПВХ-компаунд вводят специальные дорогостоящие аддитивы – светостабилизаторы. Обычно это производные бензофенона, бензотриазола и др. В основном их действие сводится к поглощению активной части излучения.

Благодаря использованию светостабилизаторов, скорость светового старения полимеров снижается в несколько раз (в некоторых системах - на порядок и более). В качестве светостабилизаторов используют неорганические пигменты, органические соединения различной структуры, содержащие хромофорные группы, металлоорганические соединения, стабильные радикалы и др. Механизм действия светостабилизаторов может быть основан на физическом или химическом процессах.

Физический механизм связан со способностью светостабилизаторов поглощать ультрафиолет (так называемое экранирование) и тушить возбужденные состояния ПВХ, фотосенсибилизаторов, которые могут содержаться в ПВХ и других ингредиентах.

Максимальной эффективностью характеризуются светостабилизаторы, которые поглощают свет преимущественно в той же области, что и полимер или фотосенсибилизаторы (а также в областях их люминесценции), и всю поглощенную ими энергию преобразуют в тепловую.

Светостабилизаторы, действующие по химическому механизму, могут ингибировать вторичные (темновые) реакции, в которых участвуют, например, свободные радикалы, образующиеся в результате действия света; реагировать с некоторыми продуктами превращения полимеров, например - гидроперекисями, и с фотосенсибилизаторами с образованием более светостойких соединений; взаимодействовать с макромолекулами по их реакционноспособным (слабым) связям и концевым группам.

Возможность практического использования эффективных светостабилизаторов определяется их совместимостью с ПВХ, летучестью, склонностью к миграции и экстракции из полимера, стабильностью в условиях переработки и эксплуатации экструзионного ПВХ-компаунда, влиянием на окраску последнего, а также токсичностью и стоимостью.

Наиболее эффективный светостабилизатор. для большинства полимеров - газовая канальная сажа, применяемая в количестве 2-5% (в расчете на массу полимера). Действуя одновременно по физическому и химическому механизмам, сажа не пропускает свет в глубину слоя полимера и защищает его поверхность. Наибольший стабилизирующий эффект дает совместное применение сажи и антиоксидантов, особенно таких, при взаимодействии которых в темновой реакции с гидроперекисями не образуются свободные радикалы.

Помимо стабилизаторов, применяемых для защиты полимера, в ПВХ вводят антиокспданты, основная роль которых - защита пластификаторов и модификаторов от окисления при высоких температурах.

Количество стабилизатора зависит от его эффективности и от некоторых побочных воздействий, которые он может оказывать на свойства ПВХ. Основные стабилизаторы вводят в количестве 1-3% (реже 5%). Иногда вводят большие количества стабилизаторов; в этих случаях они выполняют роль и наполнителей. Для придания ПВХ-профилям определенного комплекса свойств используют смеси стабилизаторов. Вторичные стабилизаторы, светостабилизаторы и антиоксиданты добавляют в значительно меньших количествах.

Введение наполнителей в ПВХ обусловлено главным образом стремлением к снижению их стоимости, а также возможностью придания им различных свойств (например, светостойкости, увеличения электросопротивления, повышения твердости и др.). Выбор наполнителя зависит от требований, предъявляемых к свойствам материала и его стоимости.

В качестве наполнителей применяют каолин, тальк, асбест, слюду, мел, диатомовую землю, сульфат бария и др. В ряде случаев поверхность наполнителей предварительно обрабатывают веществами, улучшающими взаимодействие их с полимером. Количество наполнителя может колебаться от 2-3% до 100% и более (от массы ПВХ) в зависимости от природы наполнителя и назначения ПВХ-профиля.

Часто ухудшение внешнего вида фасадной облицовки из ПВХ-профилей или ПВХ-окон (дисколорация, пожелтение и т.п.) связано с применением некоторыми недобросовестными фирмами-производителями для окрашивания ПВХ профилей при изготовлении ПВХ-компаунда некачественных пигментов. Особенно это важно для строительных ПВХ-профилей белого цвета.

Белые пигменты применяют при экструзии ПВХ-профилей белого цвета или светлых (пастельных) тонов, а также для получения непрозрачных окрашенных материалов. Наиболее распространенные белые пигменты - двуокись титана, литопон и окись цинка.

Таким образом, очевидно, что в ухудшении внешнего вида некоторых экструдированных строительных изделий из ПВХ виноват не сам полимер, как таковой, а некоторые импортёры, стремящиеся к снижению себестоимости своей продукции и экономящие на необходимых качественных и дорогих добавках - светостабилизаторах.


Источник: http://www.extrusion.ru