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PTC机柜加热器

影响聚氯乙烯树脂白度测定的因素

发布日期:2022-04-18 点击率:77

热稳定性是聚氯乙烯(PVC)树脂的_项重要性能指标,直接影响PVC制品的应用范围和使用寿命,因此PVC树脂生产企业及加工企业对PVC的热稳定性非常重视。目前,我国应用最为广泛的PVC树脂热稳定性试验方法为GB/T15595—2008〈聚氯乙烯树脂热稳定性试验方法白度法》。该标准是我国自行起草颁发的标准,主要用于粉末状PVC树脂热稳定性的测定,其原理是:试样在热老化箱中于规定温度下加热一定时间,通过测定老化后试样的白度来表征PVC的热稳定性。

GB/T15595—2008中规定的白度是指粉末状的PVC表面对光谱特征曲线峰值在457nm、半高宽度在44nm条件下的蓝光漫反射的辐射能与相同条件下理想的完全漫反射体反射的辐射能的比值,称为蓝光白度。影响白度测定值准确度的主要因素有白度仪、热老化过程和测试过程,它们对白度测定值的重复性和再现性产生重大的影响,下面分别加以讨论。

1白度仪对白度测定值的影响

目前,PVC行业测试白度所用的白度仪规格型号较多,按照明与探测方式主要分为45/0、d/0、0/45、/d4种规格。为验证白度仪对白度测试值的影响,笔者组织了18家PVC生产企业对同一块工作白板的白度值进行测定。

工作白板的白度值由中国计量科学研究院校准,校准值为:d/0,81.6%;45/0,82.3%。18家企业中,3家企业的数据与校准值存在严重的偏差,经核实是由于白度仪漏光导致的,这3家企业的数据作为离群值而予以剔除,其他企业的具体数据见表1。

由表1计算可得:d/0规格的白度平均值为82.0%,极差为1.2百分点,变异系数为1.5%;45/0规格的白度平均值为82.7%,极差为1.4百分点,变异系数为1.7%。45/0与d/0间的偏差为0.7百分点,测定值与校准值之间的平均偏差为:d/0,0.4百分点;45/0,0.4百分点。由此可见,使用d/0与45/0两种规格的白度仪所获得的测定值的再现性还是相当不错的(同一实验室内,6个平行测定值几乎完全_致,重复性非常好)。

白度测定值统计表

对于理想样品,/0、0“、45/0、0/454种规格的白度仪测定值在理论上应完全一致。对于实际样品,d/0与0/d相近,45/0与0/45相近,但不能确定4者之间测定值的差异。d/0与45/0之间存在差异,这是因为d/0采用的是漫反射积分球测色,不能完全消除镜面反射;而45/0采用定位测色,能够最大程度地消除镜面反射。45/0测色结果与人眼测色结果最为接近,但d/0是国际照明委员会(CIE)的推荐测色结构,在国际上被广泛采用。因此,在GB/T15595—2008中对白度仪的规定是d/0、5/0两种测色结构均可,以d/0为仲裁,但应在试验报告中注明所使用的白度仪规格。

2热老化过程对白度测定值的影响

GB/T15595—2008中规定热老化过程在空气老化试验箱中进行,通过模拟和强化自然环境来考核PVC的热稳定性,其中对测定值产生重要影响的3个因素是热老化温度、通风量和箱体结构。

2.1热老化温度对白度测定值的影响

按照GB/T15595—2008的要求,采用4个不同的热老化温度在相同条件下,对同_试样进行老化试验,结果如表2所示。

由表2可见:每升高1°C,老化白度降低约2百分点。因此,热老化温度是影响白度测定值的最重要因素,试验人员须定期对热老化箱和温度计进行校准,保证测定值的准确度。

不同热老化温度下测定的老化白度数据

2.2 通风量对白度测定值的影响

通风量作为热老化试验箱的_个重要指标,直接影响白度的测定值。在恒温的情况下,_定的通风量(或风速)对应一定的氧、水分含量及温度的均匀性,也对应一定的老化环境。通风量大,循环对流充分,老化的效果明显,白度值低,反之亦然。因此,在进行白度测试时,应对老化箱的通风量作相应的规定。目前国内PVC生产和加工企业所使用的热老化试验箱规格和型号较多,主要集中于401A、401B和401AB等,通风量指标各不相同(如表3所示)。绝大多数国产老化箱的通风量仅可通过手动调节通气孔闭合程度的方式来简单进行调节,不能定量调节(也可通过调节鼓风叶轮的转速来调节通风量,但一般不采用)。国外的热老化试验箱比较先进,能够在测试前对通风量进行设定,并在测试过程中通过仪表清晰地显示,但价格昂贵。

热老化试验箱通风量

由于未获得足够多的具有统计价值的通风量与对应的老化白度测定值的试验数据,笔者未对其进行定量探讨。JB/T7444—1994《空气热老化试验箱》中对通风量的测量有比较详细的阐述,有兴趣的企业可以参照进行。

GB/T15595—2008下一步的修订内容之一就是拟对老化试验箱的通风量作技术上的规定,以便提高方法的再现性。

2.3老化箱箱体结构对白度测定值的影响

这里所述的箱体结构主要指老化箱内气流的流动方式和温度均匀度。各老化箱生产企业所采用的箱体结构不尽相同,箱内气流的流动形式也有所差异。良好的结构能够使PVC试样在1个气流稳定、温度均匀、有效空间较大的环境中进行老化。使用3种不同结构的老化箱A、B、C,在相同的条件下,对样品进行老化试验。其中,A箱具有热风循环通道和调节板,B箱的鼓风叶轮将加热后的热空气搅拌后直接送入工作室作循环流动,C箱是将B箱的鼓风叶轮用厚滤纸遮挡,以防止热气流直接流经试样表面。试验结果如表4所示。

采用不同老化箱箱体结构测定的老化白度数据

由表4可见:A、B箱的白度测定值差距非常明显,大约在6百分点。原因如下:A箱内的热气流经过特定的通道在箱体内稳定地循环流动,气流并不直接流经试样表面;B箱内的热气流迅速地流经试样表面,易造成局部短时间过热而导致试样热稳定性下降,白度测定值偏低。A、C两箱体内的空气循环流动方式较为接近,C箱的试验数据很清晰地说明了这一点。JB/T7444—1994中明确规定:加热器件不得构成对试验样品的直接辐射01。因此,避免热气流直接流经试样表面而造成局部老化环境苛刻,对于保证白度测定值的准确是很重要的。

各企业在选用热老化试验箱时,应认真阅读试验箱说明书,选择气流稳定,特别是热空气不能直接流经试样表面的箱体结构,以满足白度检测的需要。3测试过程对白度测定值的影响GB/T15595—2008中规定:试样在压实后用直尺刮平。这是由于试样表面状态对白度测定值影响较大,刮平与不刮平的差异较大,为了统_试样的表面状态,标准对此进行了规定。但在实践应用中发现,由于试验人员刮平的力度和手法不同,导致试料表面的状态事实上不一致,对测试结果产生较大影响。在相同条件下,由不同的试验人员采用手压刮平、压粉器刮平和压粉器不刮平3种方式对同_样品的老化白度进行了测试,原始白度采用手压刮平后测试,结果见表5。

不同刮平方式下的老化白度数据

由表5可见:在同一实验室内,不同的试验人员采用相同刮平方式进行制样后所得到的白度测定值的重复性较差,无论是原始白度值还是老化白度值,都清楚地表明了这一点。

采用压粉器制样后不刮平的方式,所测得的老化白度值非常接近,重复性好,这说明采用白度仪附带的压粉器进行制样后无须刮平的方式是降低人为偏差、提高重复性的一个有效途径。

GB/T15595—2008在未来修订时拟将“试样在压实后用直尺刮平”0的表述删除。在目前标准要求“进行刮平”的情况下,各企业应在实验室内部统一刮平的力度和角度,以提高检测的重复性,并在当下不断积累“刮平与不刮平”的试验数据,为标准的修订做好技术上的准备。

4结语

当前,我国PVC热稳定性试验方法有白度法、刚果红法(等同采用ISO182-1:1990)、变色法(等效采用ISO305:1990)、氯化氢水吸收法。每种方法各有长短,均不能完全准确地表征PVC热稳定性的优劣,具有片面性。若要准确地评价PVC的热稳定性,应综合两种(或两种以上)方法的测试结果。

锦西化工研究院有限公司作为全塑标聚氯乙烯树脂分会的秘书处单位,正在积极地申报GB/T15595—2008的修订项目,标准修订后,将较好地提高检验结果的再现性和重复性(特别是再现性),对于提高该标准的技术水平具有重要的意义。

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