Компаундировщик замечает белый налет на свежеэкструдированных ПВХ-профилях. Предположив миграцию пластификатора, он снижает его концентрацию на 5 частей на 100 частей ПВХ. Две недели спустя налет усиливается, а профили становятся хрупкими. Фактической причиной оказался избыток смазки, что привело к снижению ее концентрации. пластифицирующая добавка Это был абсолютно неправильный шаг.
Такая ситуация возникает чаще, чем следовало бы. Выделение смазочного материала и пластификатора приводит к появлению похожих дефектов поверхности, но требует противоположных корректирующих действий. Обработка одного дефекта как другого только усугубит проблему. Прежде чем корректировать рецептуру, необходимо определить, какой именно тип добавки мигрирует.
Как определить тип цветения
Внешний вид и текстура поверхности позволяют определить, какая категория присадок отвечает за образование налета. Смазочные материалы и пластификаторы имеют принципиально разную полярность и структуру углеродных цепей, что приводит к различным характеристикам образования налета, которые можно оценить непосредственно на производстве.
| Характеристика | Смазочный материал Bloom | Пластификатор Блум |
|---|---|---|
| Внешний вид | Беловатый, восковой, матовый, мутный | Жирные, маслянистые, блестящие, влажные на вид |
| Текстура | Сухой, порошкообразный, скользкий | Липкий, липкий, маслянистый |
| тест на протирку | Снимается в виде порошка или воска. | Оставляет маслянистый след на пальце. |
| тайминг | Часто вызывается изменением температуры | Постепенное увеличение времени хранения |
| Локация | Только поверхностная пленка | Поверхность и может проникать в соседние материалы. |
Смазочные материалы обладают меньшей полярностью и более длинными углеродными цепями, чем пластификаторы. Это делает их по своей природе менее совместимыми с матрицей ПВХ — они являются «наименее совместимым компонентом» в большинстве составов и наиболее склонны к миграции на поверхности. Пластификаторы, напротив, разработаны для обеспечения совместимости с матрицей, но все же могут мигрировать, если их молекулярная масса слишком низка или если они контактируют с абсорбирующими материалами.
Прежде чем менять рецептуру, остановитесь и определите проблему. Я слишком часто сталкивался с ситуациями, когда производители компаундов предполагали миграцию пластификатора, поскольку это наиболее часто обсуждаемая проблема, только чтобы усугубить ситуацию, уменьшив количество пластификатора и оставив без внимания саму проблему смазывания.
Устранение дефектов, вызванных размыванием смазочного материала.
Если налет восковидный, сухой и отслаивается в виде порошка, значит, вы имеете дело с избытком смазки или несовместимостью. Решение проблемы заключается в следующем: уменьшить уровень смазки или переключатель к более подходящему типу смазки.
Для жестких ПВХ-изделий содержание стеарата кальция не должно превышать 1 phr. При превышении этого уровня смазка накапливается на поверхности, а не выполняет функцию технологической добавки. При температурах обработки выше 190°C стеарат кальция также может подвергаться фазовой инверсии – переходу от сплошного покрытия вокруг частиц ПВХ к прерывистой фазе внутри матрицы. Это приводит к разрушению расплава, шероховатости поверхности и снижению ударной прочности.
В одном из задокументированных случаев показано, как процесс образования смазочного слоя отличается от других процессов. миграция пластификатораКуклы из ПВХ, изготовленные с использованием стеарилового спирта в качестве технологической смазки, были разработаны. белый кристаллический налет во время хранения в холодильнике. При возвращении в помещение при комнатной температуре на месяц стеариловый спирт почти полностью реабсорбировался в матрицу ПВХ. Снижение температуры уменьшило совместимость, способствуя выделению экссудата, но этот эффект был обратимым.
Если вы заметили восковой налет на жестком ПВХ, в первую очередь проверьте уровень стеарата кальция. Это наиболее распространенная причина. Для гибкого ПВХ проверьте, находится ли уровень внешней смазки в диапазоне 0.2-1.0%.
Коррекция пузырьков пластификатора
Если налет маслянистый, липкий и оставляет жирный осадок, значит, вы имеете дело с несовместимостью пластификаторов или их низкой молекулярной массой. Для устранения проблемы необходимо предпринять следующие действия: переключатель использовать пластификатор с более высокой молекулярной массой, а не снижать его концентрацию.
Снижение содержания пластификатора для решения проблемы расслоения приводит к снижению гибкости без решения проблемы миграции. Пластификатор мигрирует из-за недостаточной молекулярной массы или плохой совместимости, а не из-за его избытка.
Пороговые значения молекулярной массы имеют значение:
- При молекулярной массе более 300 г/моль миграция падает ниже 1%.
- При молекулярной массе более 400 г/моль скорость миграции падает ниже 0.1 г/см2.
- Низкомолекулярные пластификаторы с молекулярной массой менее 300 г/моль могут мигрировать в 10 раз быстрее, чем высокомолекулярные аналоги с молекулярной массой более 500 г/моль.
Молекулярная структура также влияет на миграцию. DOA (молекулярная масса 371) мигрирует примерно в два раза быстрее, чем DOP (молекулярная масса 390), несмотря на схожие молекулярные массы, потому что DOA имеет линейную структуру, а DOP — разветвленную. Разветвленные молекулы сильнее запутываются в полимерной сетке и препятствуют миграции.
Для приложений, требующих более низкие показатели миграцииРассмотрите возможность перехода с DOP на более высокий уровень. молекулярная масса Альтернативы. DINP, DOTP и TOTM обеспечивают постепенно улучшающуюся устойчивость к миграции. Полимерные пластификаторы с молекулярной массой выше 2000 обеспечивают самые низкие показатели миграции, но требуют корректировки технологических процессов.
Добавление 4-7 мас.% микрочастиц карбоната кальция также может уменьшить миграцию за счет создания извилистого диффузионного пути, при этом потеря веса в ходе испытаний составила менее 0.5%.
Никогда не уменьшайте количество пластификатора для устранения растекания – вы пожертвуете гибкостью, и миграция все равно будет иметь место. Перейдите на пластификатор с более высокой молекулярной массой или добавьте барьерные наполнители.
Проверка и предотвращение
После проведения корректирующих мероприятий проверьте эффективность решения с помощью ускоренного старения. Храните тестовые образцы при повышенной температуре в течение одной-двух недель и проверяйте на повторное появление цветения. Если проблема была правильно диагностирована и устранена, цветение не должно повториться.
В сложных случаях, когда визуальная идентификация не даёт однозначных результатов, аналитическое подтверждение с помощью ИК-спектроскопии или ГХ-МС позволяет определить конкретное мигрирующее соединение. Это особенно полезно, когда есть подозрение на наличие нескольких добавок или когда состав незнаком.
Задокументируйте внесенные изменения. Большинство повторяющихся проблем с цветением, с которыми я сталкиваюсь, возникают из-за незадокументированного отклонения в рецептуре — небольших корректировок, внесенных без учета, которые накапливаются со временем, пока рецептура не выйдет за пределы своего стабильного рабочего диапазона.
Профилактика заключается в отслеживании как соотношения компонентов в рецептуре, так и параметров процесса. Цветение смазочного материала часто вызывается колебаниями температуры во время хранения или обработки. Цветение пластификатора ускоряется при контакте с абсорбирующими материалами или длительном воздействии высоких температур. Знание того, что изменилось, помогает быстрее диагностировать будущие проблемы.
Заключение
Этап диагностики — это то, что отличает эффективное устранение неполадок от метода проб и ошибок. Оба типа образования налета приводят к схожим дефектам поверхности, но физические принципы, лежащие в их основе, совершенно разные — как и способы их решения. Правильная идентификация предотвращает ситуацию, когда ваше решение только усугубит проблему.