3、PVC型材变色的助剂影响因素
    3.1 热稳定剂的影响
    PVC的光稳定性首先与使用的热稳定剂有关，热稳定剂是防止型材变色的首要助剂，而在加工过程中良好的热稳定作用又是保持型材不变色的必要条件。目前PVC型材工业上使用的热稳定剂主要包括铅盐、有机锡、金属皂类Ca/Zn和Ba/Cd体系、金属皂类与环氧化合物协同体系及稀土稳定剂等。各种稳定剂的稳定机理不尽相同。其中包括通过吸收PVC降解产生的HCl来阻止其对PVC降解的催化促进作用，从而阻止、延缓PVC的降解；通过与PVC分子链上活泼的烯丙基氯发生置换反应，能阻止连续脱HCl反应从而有效地抑制共轭多烯结构的形成；通过与PVC降解产生的双键发生反应，隔断共轭双键的作用等机理。所以，通过热稳定剂的作用，能够有效的减少在热、机械作用下PVC分子结构中“多烯发色体”或诱发“多烯发色体”的不稳定结构的形成。 这样，在光、氧老化过程中，PVC分子结构中形成“多烯发色体”的形成也会得到控制。这也即是热稳定剂对PVC老化变色的控制作用。
    不同热稳定剂对PVC光稳定性的作用大小不同。 Ba/Cd类和有机锡羧酸酯类化合物（如顺丁烯二酸酐酯有机锡稳定剂）可以给户外使用的PVC提供一定程度的紫外光稳定性，而含硫的有机锡化合物（如一般硫醇类有机锡稳定剂）提供的光稳定性有限。对于铅稳定剂，二盐的光稳定性高于三盐。图5描述了采用红外光谱（FTIR）方法对不同热稳定剂条件下PVC在氙灯加速老化下降解脱HCl、在形成酰基氯结构（1780cm-1）速率的研究结果。可以看出，添加硫醇类有机锡稳定剂的PVC试样释放HCl最快，相应其光稳定性也最低。
    3.2 抗氧剂体系的影响 
    目前，型材厂家使用的稳定剂以复合稳定剂为主。其中除了起对PVC降解起稳定作用的主体化合物，如氧化铅盐等以外，还包含润滑体系、抗氧体系等助稳定体系。其中抗氧体系可能包括酚类稳定剂和亚磷酸酯类助稳定剂。这些化合物一方面可能含有易变色的有机杂质；另一方面，它们自身有可能在光、氧、水的作用下发生变色反应。
    有报道指出，某些亚磷酸脂类产品可能含有颜色污染性材料。常用的亚磷酸酯品种有亚磷酸酯三苯脂（TPP）和亚磷酸-苯二异辛醇(PDLOP)，其中TPP由苯酚和三氧化磷反应制得。苯酚是一种化学性质不稳定的物质，它在光照下会发生互变异构反应从而呈现红褐色。所以，如果TPP制作控制过程不严，会造成产品羟基值过大，亦即残留较多的苯酚单体，这样的产品在异型材中就可能导致型材在室外贮存或应用时发生变色现象。即使TPP无残留苯酚单体，由于其水解稳定性差，在潮湿光照和受热条件下会发生水解生成苯酚单体，也使型材发生变色。
    而对于某些低空间位阻效应的酚类抗氧剂，如BHT。它可能在紫外光照射、一定的湿度和氧的条件下，发生偶合反应，如图6所示。偶合反应可以产生具有共轭双键结构的醌类物质，这类物质受光照后的分解的产物可吸收可见光中的长波长部分而显黄色，从而导致PVC型材也产生黄变。 所以，复合稳定剂中抗氧剂的种类和质量，也是影响到PVC异型材变色的一个因素。
    3.3 钛白粉的影响
    白色PVC型材抵御紫外光破坏的最有效手段就是加入高耐候规格的金红石型钛白粉。钛白粉在PVC型材配方中既是白色颜料，更是重要的光屏蔽剂。
    钛白粉的对PVC异型材耐候性的作用可以概括为三个方面。它能够吸收紫外光来减少型材内部树脂发生光、氧老化而变色；同时它通过对可见光的散射和折射作用可以对PVC的变色产生遮盖作用；而作为半导体材料，TiO2光催化氧化作用也会产生导致型材发生失光、粉化和铅灰等负面作用。
    对于白色PVC型材，老化后失去光泽和粉化现象也应属于变色的范畴。失光和粉化与TiO2的光催化的作用密切相关。添加了金红石型钛白粉的PVC基体中，紫外光的穿透主要集中在材料表面部分，TiO2粒子由于其光催化作用可以加速表层树脂的老化降解。在老化降解的初始阶段，由于树脂在TiO2粒子周围发生“原位”降解而使得表面形态变得粗糙，型材表面发生失光现象。随着树脂降解现象逐渐严重，与基体结合的TiO2和填料粒子逐渐脱落，进而发生粉化现象，型材的力学性能也会随之下降。在Pb稳定体系中，TiO2光催化效应还可能诱发铅盐的还原现象以发生灰黑变色。
    所以，对于应用在PVC异型材的TiO2颜料，关键是要通过耐候性表面包覆来抑止其光催化活性以防止上面提到变色现象发生。通过高效无机包覆，如杜邦R-105金红石型TiO2颜料采用的致密性特殊无机包覆，可以有效的减少型材失光、粉化等表面降解现象的发生。同时对于表面缺陷敏感的力学性能指标如拉伸冲击强度、断裂伸长率等也可提供良好保持作用。
    钛白粉的使用应当考虑到与热稳定体系的配合及型材的使用条件。
    如前文所述，硫醇类有机锡稳定剂提供的光稳定性有限，所以在硫醇类有机锡稳定剂为主的配方体系中，钛白粉的用量须高于其他稳定剂体系。在以有机锡稳定剂为主的美国型材配方中，一般钛白 粉的用量在8~10phr就是基于这个原因。
    钛白粉使用必须考虑型材使用的气候环境。如前所述，在干热气候条件下，PVC变色（黄变）的趋势更大。所以在这种条件下，在型材配方中TiO2的填加量应当相应增加，如对于铅稳定体系，耐候型金红石钛白粉，如R-105的建议添加量为6-8phr。一般温和条件耐候性金红石型钛白粉的建议添加量为4-6phr。
    3.4 颜料的影响
    国内大多数型材厂家的生产配方体系中均添加群青和荧光增白剂进行配色。群青是带多硫化钠基团而具有特殊结构的硅酸铝，其晶体结构如图7所示。由于其含有多硫化钠基团，所以未经特殊表面处理的群青耐酸及耐热性差。即使遇到弱酸条件下，也易分解，生成“HS-”离子而逐步褪色。在塑料加工的酸性体系（PVC热加工体系）中可能产生褪色现象，与含铅或含锡的稳定剂，反应生成PbS（黑色）和 SnS2 （黄色）。
    当型材被酸雨淋后，在强烈的阳光照射下，在型材表面残存的酸雨与群青作用也生成 “HS-” 离子，该离子可以溶于水，与型材中存在的Pb2+作用， 形成沉淀物而使型材表面生成着色的 “硫化”污染现象。
    所以，对于铅盐体系型材中，使用群青调色，在一定气候条件下（酸雨、阳光）下变色的可能性比较大。当然，这也在于不同的配方体系。铅盐配方体系中不宜选用不经耐酸处理的低档群青颜料。建议使用群青的厂家，尽量选用经过耐酸处理的群青，以防硫污染的发生。 
    荧光增白剂是一种特殊的有机物，能够吸收400nm以下的紫外光，并将吸收的能量转换，辐射出400-500nm的紫色或蓝色荧光。但由于不同荧光增白剂其有机物的结构特点不同，而使得其耐候性也有差别。荧光增白剂也是PVC型材配方体系中变色因素之一。
    3.5 CaCO3的影响 
    PVC型材配方中填加CaCO3，主要目的在于填充增量、降低成本。但由于CaCO3作为无机刚性成份的加入，也可以在一定程度上提高塑料制品的硬度、热变形温度，同时降低制品的成型收缩率。但由于CaCO3填料的粒径及分布、及其与基体相容性的限制，在用量较多的情况下，不可避免在基体中产生团聚现象。从而降低材料的韧性，影响型材光泽和颜色。
    有报道指出，CaCO3经有机表面处理后，吸湿能力明显降低。但如果PVC脱HCl降解后，CaCO3可能转化成CaCl2，它分散在PVC的光氧降解物层内，形成潜在吸水位置，型材易变色。
    CaCO3填料与PVC型材老化过程中粉化现象密切相关，高填充的型材都易出现“粉化”现象，即使新的塑窗其光泽度也差。粉化现象是PVC老化降解过程中由于其断链或交联所造成其表面形态的改变的结果。PVC树脂光氧降解后，表面变得粗糙，型材光泽明显下降。与此同时，由于PVC树脂断链或降解导致型材基体产生空洞或微裂纹，而与基体相连结的从CaCO3填料粒子会从表面脱落下来。显然，CaCO3高填充情况下，基体中CaCO3团聚体会增加，而从基体脱落的填料粒子会越多，造成更严重的粉化现象。
    根据CaCO3填料的粒径及其分布、白度、表面改性等情况的不同可以调整其在型材配方中的填加量。但对于大量填加CaCO3的钙塑配方型材，无疑将严重降低型材的品质。钙塑型材比重、硬度大。但强度低，在一定压力和冲击下易断裂。钙塑型材无光泽、外观粗糙、颜色泛黄、易老化，在阳光、温度、氧的作用下很快褪色、粉化、断裂。
    诚然，PVC异型材变色是多种因素共同作用的结构。除了以上讨论的内外影响因素及配方助剂以外，还应考虑到生产工艺和设备模具中的变色因素。这主要是为了在PVC热加工、机械剪切条件下，尽量减小热氧降解，从而保证在光、氧气候老化条件下更好的稳定性。这其中可以包括混料、挤出、塑化、定型、冷却等各种工艺环节对热、氧降解的控制。对此，不在本文中进行深入讨论。
    综上所述，PVC型材的老化变色不仅受其制备和加工工艺条件的影响，而且在其贮存和使用过程中受氧气、紫外线、空气污染等作用而加快。因此，有人认为解决型材变色问题应从原料质量控制、降低加工温度以及改善型材包装的透气散热性、型材的贮存条件等方面来进行。勿庸置疑，上述措施和办法都会从不同程度上阻止、减少PVC的降解，从而减少、延缓型材变色的出现。笔者认为，更为重要和有效的途径是要进行型材生产配方特别是配方稳定体系的优化，同时配合必要的耐候规格金红石TiO2颜料，从而抑制、减少PVC在加工和使用过程中的光、氧老化条件下分子结构中产生的共轭多烯。与此同时，还必须控制配方中稳定剂、抗氧体系、颜料及填料中自身可能的变色因素，同时辅之以上述措施和办法，必将对减少型材的变色现象的发生有所裨益。
    结语
    PVC异型材的变色现象是内外多种因素共同作用的结果。其中外部条件包括紫外线照射，一定温、湿及氧条件，空气污染（尘埃、硫、酸雨等）。干[考试|大|热气候条件对PVC降解变色具有加速作用。内在因素则是PVC树脂在光、氧条件下分子本身脱HCl 降解变色。所以，控制PVC树脂的质量，特别是控制PVC树脂的降解及多烯结构的形成，也是对异型材变色首要解决的问题。此外，型材生产配方中的各种助剂，包括稳定剂、抗氧体系、钛白粉、颜料和填料，由于各自品质的不同也存在着变色的因素。通过对配方中稳定体系的优化，同时配合必要的耐候规格金红石TiO2颜料，控制配方中树脂和各种助剂的质量及其自身可能的变色因素，也是减少型材变色现象发生的必要条件。