PVC로 작업하는 사람이라면 누구나 황변이 피할 수 없는 주요 문제라는 것을 알고 있습니다.

파이프의 황변, 시트의 오염, 케이블의 회색화 등은 외관에 영향을 줄 뿐만 아니라 성능에도 영향을 줄 수 있습니다.

하지만 PVC가 노랗게 변하는 이유를 알고 계십니까? 그리고 어떻게 효과적으로 예방할 수 있을까요?

오늘은 황변 메커니즘, 예방 및 제어 조치, 테스트 방법에 대해 종합적으로 분석해 보겠습니다.

PVC는 왜 노란색인가요?

1. 중합체 사슬 끊어짐 ➤ 공액 이중 결합 형성 ➤ 황변이 진해짐

근본 원인: 고온 처리 및 반복 가열로 인해 C-Cl 결합이 끊어져 염화칼륨이 생성되고 공액 폴리엔 구조(공액 이중 결합의 사슬)가 형성됩니다.

색상 발색 메커니즘: 공액 이중 결합이 많을수록 π 전자의 빛 흡수 능력이 강해져 연한 노란색에서 주황색-노란색-갈색-빨간색으로 색이 진해집니다.

• 4 이중 결합: 황변 시작(Δb ≈ 2-4)
• 6 이상: 빠른 황변이 시작됨(Δb > 5)

검출 방법: UV-Vis 흡수 분광법: 250-450nm 사이의 흡수 피크를 감지합니다. 색도계: 황변 지수 Δb*가 높을수록 색이 어두워집니다.

2. 열/광산화 ➤ 카보닐 화합물 생성 ➤ 황갈색 변색

▶ 반응 메커니즘:

• 고온 또는 자외선 → PVC 분자의 산화 → 카르보닐기, 공액 케톤 및 알데히드 형성
• 공액 카르보닐 구조가 빛을 흡수(λ 최대 ≈ 300-400nm) → 황색 또는 갈색 변색이 시작됩니다.

가속화된 광산화: 자외선의 고에너지 UV-A/B 밴드에서 활성산소종(-O, ROOH)의 연쇄 반응.

3. 질소 함유 첨가제 분해 ➤ 니트로사민/아조 화합물 ➤ 색이 어두워지는 현상

원인:

• 빛이나 열의 영향을 받으면 아민 안정제와 정전기 방지제가 분해되어 발색단을 생성합니다.
• 이 발색단은 금속 이온(Fe³⁺/Cu²⁺)과 노란색 복합체를 형성하여 색을 상당히 어둡게 만듭니다.

추가 참고: 일부 저분자량 HALS는 특히 산성 물질(스테아르산 등)이 있는 경우 분해되기 쉬우므로 변색이 더 쉽게 일어날 수 있습니다.

PVC의 황변을 효과적으로 방지하는 방법은 무엇인가요?

모니터링 + 검증
안정적인 결과를 보장하는 핵심 요소

▶ 가속 내후성 테스트(QUV)

• UVA-340 램프를 사용한 노화, 가열/조명 교대 주기
• 정기적으로 색차 Δb*를 측정하여 황변이 지정된 한계를 초과하는지 확인합니다.

▶ 분자 구조 특성 분석

• FTIR: 1700cm-¹(카르보닐) 및 1600cm-¹(공액 이중 결합)에서 흡수 피크를 감지합니다.
• HPLC-MS: 퀴논 및 니트로사민과 같은 색 저하 생성물 식별

프로세스 제어

• 온라인 온도 측정 및 온도 제어 안정성(±5°C)
• 용융물의 국부적 과열 또는 정체 방지

PVC 황변은 열, 빛, 산소의 복합적인 영향으로 인해 발생하는 “화학적 폭풍'입니다. 이를 진정으로 제어하려면 단일 첨가제에만 의존해서는 안 됩니다. 대신 제형 설계, 첨가제 선택, 공정 제어 및 테스트 메커니즘을 포괄하는 다각적인 폐쇄 루프 접근 방식을 개발해야 합니다. 그래야만 장기적인 황변 방지와 안정적인 외관 품질을 달성할 수 있습니다.