一、黄变成因

1、热氧老化 

- PVC在高温加工或使用过程中，分子链受热分解，释放HCl，形成共轭双键结构（如多烯烃序列），导致颜色由白变黄甚至变棕。  

- 加工温度过高或时间过长会加速这一过程。

2、光氧化降解  

- 紫外线（UV）照射引发PVC分子链断裂，生成自由基，与氧气反应形成发色团（如羰基、共轭双键），导致表面黄变。

- 波长280-400 nm的紫外线对PVC破坏性最强。

3、添加剂影响  

- 稳定剂不足或失效：热稳定剂（如铅盐、钙锌、有机锡）不足时，无法有效中和分解产生的HCl。  

- 增塑剂迁移：邻苯二甲酸酯类增塑剂易迁移到表面，氧化后发黄。  

- 润滑剂或填料杂质：某些低质量填料（如碳酸钙）含金属离子（铁、铜），催化降解反应。

4、环境因素 

- 长期暴露于高温、高湿、臭氧或污染性气体（如NOx、SO₂）环境中，加速材料氧化。

综上，不同场景，黄变原因稍微不一样，但本质都一致：

高分子黄变，本质是：材料内部分子结构被破坏，产生了能吸收-可见光的“结构”，导致反射出来的光变黄、变深。

我们把这种结构叫做共轭结构。

▲ 共轭结构是什么？

简单讲，就是分子内部有一连串交替排列的单键（σ键）和双键（π键）。（多重双键排列）这些交替排列的π电子，不再局限在某个特定的原子之间，而是可以在整个共轭系统里“自由跑动”（叫电子离域）。

▲ 为什么电子离域会让颜色变化？

本来，塑料大多数是白色或透明的，因为它们的分子只能吸收紫外线（非常短的波长，不在可见光范围）。但是形成共轭结构后，分子整体的π电子系统变大了，能量差（叫“电子跃迁能量”）变小了。

能量差小了，就意味着——

- 分子可以吸收能量更低、波长更长的光。

- 这些光落在了“可见光范围”（比如紫光、蓝光、绿光）。

▲ 为什么具体是显黄色？

颜色的本质是：材料吸收掉了某些波长的光，反射剩下的光到人眼中。

- 共轭系统一般先吸收的是高能量的紫色、蓝色光。

- 吸收掉这些蓝紫光以后，剩下的就是“黄色、橙色、红色”这些低能量的光，人眼看到的自然就是“黄色偏橙”。

▲ 共轭结构越长，颜色越深

- 如果共轭链很短，比如只有2-3个双键，吸收的是接近紫外区，人眼看不到，塑料还是透明。

- 如果共轭链很长，比如10个、20个双键连在一起，那吸收区移动到蓝光、绿光区，人眼看到的就是浅黄、深黄，橙色，红色，甚至棕色了。（随着共轭体系的进一步扩大，吸收波长将进一步增长至可见光区（超过400nm），进而产生颜色，如β-胡萝卜素有11个连续的双键，拥有橙色（吸收波长480nm），其他相关化合物如下图：当吸收波长接近400nm即开始出现较淡颜色，超过400nm后将出现明显的颜色。）

二、黄变的危害

1、外观劣化 

- 白色或浅色PVC制品（如建材、包装、日用品）黄变后影响美观，降低商品价值。

2、性能下降  

- 黄变伴随分子链断裂和交联，导致材料脆化、拉伸强度下降、耐候性降低。

- 电线电缆绝缘层黄变可能引发绝缘性能劣化，增加安全隐患。

3、环保与健康风险 

- 降解过程中释放HCl、氯代烃等有害物质，污染环境。  

- 增塑剂氧化产物可能对人体健康产生潜在威胁。

三、解决方案

那该怎么防止黄变？

具体措施及方案：

1、优化加工工艺  

- 控制加工温度：避免超过PVC的分解温度（通常<200℃），缩短物料在高温段的停留时间。  

- 改进混料工艺：确保稳定剂、抗氧剂均匀分散，避免局部降解。

2、配方优化 

- 高效稳定剂：  

- 使用有机锡、稀土复合稳定剂、高效钙锌稳定剂（荣佳系列产品）、提高热稳定性。  

- 添加辅助稳定剂（如环氧大豆油、亚磷酸酯）协同增效。  

- 抗紫外设计：  

- 添加紫外线吸收剂（如苯并三唑类）和光屏蔽剂（如TiO₂、炭黑）。  

- 使用HALS（受阻胺光稳定剂）捕获自由基，阻断光氧化链式反应。  

- 增塑剂选择：选用耐迁移性好的增塑剂（如DINCH、聚酯类），减少表面析出。  

- 填料纯化：避免使用含铁、铜等金属离子的填料，或添加金属钝化剂（如亚磷酸酯）。

3、材料后处理 

- 表面涂层：涂覆抗UV清漆或氟碳涂层，阻隔光氧侵蚀。  

- 共混改性：与CPVC、ABS等耐候性更好的高分子材料共混，提升稳定性。

4、储存与使用环境控制 

- 避免长期暴露于高温、强紫外线环境，仓储时保持干燥、通风。  

- 户外制品定期清洁表面污染物（如酸雨残留），延缓老化。

四、实际应用案例

-建材领域：在PVC门窗型材中添加0.5-1%的钛白粉（金红石型）和高效钙锌稳定剂（荣佳系列产品），显著延长耐黄变时间。

-电线电缆：采用高效钙锌稳定剂（荣佳系列产品）+环氧大豆油体系，配合炭黑屏蔽紫外线，保障绝缘层寿命。

-医疗制品：使用无迁移的环保增塑剂（如柠檬酸酯）和高效钙锌稳定剂（荣佳系列产品），避免黄变及毒性风险。

五、总结

PVC黄变是多重因素共同作用的结果，本质是：材料内部分子结构被破坏，产生了能吸收-可见光的“结构”，导致反射出来的光变黄、变深。需通过配方设计、工艺优化和环境控制进行综合治理。选择高效稳定体系、抗紫外添加剂及环保增塑剂是关键。对于高端应用（如医疗器械、汽车内饰），建议通过加速老化试验（如QUV测试）验证改进方案的有效性。