Kunnskap om emballasjemateriale – hva forårsaker fargeendringen på plastprodukter?

• Den oksidative nedbrytningen av råmaterialer kan forårsake misfarging ved støping ved høy temperatur;
• Misfarging av fargestoff ved høy temperatur vil føre til misfarging av plastprodukter;
• Den kjemiske reaksjonen mellom fargestoffet og råmaterialer eller tilsetningsstoffer vil forårsake misfarging;
• Reaksjonen mellom tilsetningsstoffer og automatisk oksidasjon av tilsetningsstoffer vil forårsake fargeendringer;
• Tautomerisering av fargepigmenter under påvirkning av lys og varme vil forårsake fargeendringer på produktene;
• Luftforurensninger kan forårsake endringer i plastprodukter.

1. Forårsaket av plaststøping

1) Den oksidative nedbrytningen av råmaterialer kan forårsake misfarging ved støping ved høy temperatur

Når varmeringen eller varmeplaten til plaststøpingsbehandlingsutstyret alltid er i oppvarmingstilstand på grunn av ute av kontroll, er det lett å få den lokale temperaturen til å være for høy, noe som får råmaterialet til å oksidere og dekomponere ved høy temperatur. For de varmefølsomme plastene, som PVC, er det lettere å Når dette fenomenet oppstår, når det er alvorlig, vil det brenne og bli gult, eller til og med svart, ledsaget av en stor mengde lavmolekylære flyktige stoffer som renner over.

Denne nedbrytningen inkluderer reaksjoner som f.eksdepolymerisering, tilfeldig kjededeling, fjerning av sidegrupper og lavmolekylære stoffer.

• Depolymerisering

Spaltningsreaksjonen skjer på det terminale kjedeleddet, noe som får kjedeleddet til å falle av én etter én, og den genererte monomeren fordampes raskt. På dette tidspunktet endres molekylvekten veldig sakte, akkurat som den omvendte prosessen med kjedepolymerisering. Slik som termisk depolymerisering av metylmetakrylat.

• Tilfeldig kjededeling (degradering)

Også kjent som tilfeldige brudd eller tilfeldige ødelagte kjeder. Under påvirkning av mekanisk kraft, høyenergistråling, ultralydbølger eller kjemiske reagenser brytes polymerkjeden uten et fast punkt for å produsere en polymer med lav molekylvekt. Det er en av måtene for polymernedbrytning. Når polymerkjeden degraderes tilfeldig, faller molekylvekten raskt, og vekttapet av polymeren er svært lite. For eksempel er nedbrytningsmekanismen til polyetylen, polyen og polystyren hovedsakelig tilfeldig nedbrytning.

Når polymerer som PE støpes ved høye temperaturer, kan enhver posisjon av hovedkjeden brytes, og molekylvekten faller raskt, men monomerutbyttet er veldig lite. Denne typen reaksjon kalles tilfeldig kjedeklipping, noen ganger kalt nedbrytning, polyetylen De frie radikalene som dannes etter kjedeklipping er svært aktive, omgitt av mer sekundært hydrogen, utsatt for kjedeoverføringsreaksjoner, og nesten ingen monomerer produseres.

• Fjerning av substituenter

PVC, PVAc, etc. kan gjennomgå en substituentfjerningsreaksjon når de varmes opp, så et platå vises ofte på den termogravimetriske kurven. Når polyvinylklorid, polyvinylacetat, polyakrylnitril, polyvinylfluorid, etc. varmes opp, vil substituentene fjernes. Med polyvinylklorid (PVC) som et eksempel, behandles PVC ved en temperatur under 180~200°C, men ved en lavere temperatur (som 100~120°C), begynner den å dehydrogenere (HCl), og mister HCl veldig raskt ved rundt 200°C. Derfor, under bearbeiding (180-200°C), har polymeren en tendens til å bli mørkere i fargen og lavere i styrke.

Fri HCl har en katalytisk effekt på dehydroklorering, og metallklorider, som jernklorid dannet ved virkningen av hydrogenklorid og prosessutstyr, fremmer katalyse.

Noen få prosent av syreabsorbentene, som bariumstearat, organotinn, blyforbindelser, etc., må tilsettes PVC under termisk bearbeiding for å forbedre stabiliteten.

Når kommunikasjonskabelen brukes til å farge kommunikasjonskabelen, hvis polyolefinlaget på kobbertråden ikke er stabilt, vil det dannes grønt kobberkarboksylat på polymer-kobber-grensesnittet. Disse reaksjonene fremmer diffusjonen av kobber inn i polymeren, og akselererer den katalytiske oksidasjonen av kobber.

Derfor, for å redusere den oksidative nedbrytningshastigheten til polyolefiner, tilsettes ofte fenoliske eller aromatiske aminantioksidanter (AH) for å avslutte reaksjonen ovenfor og danne inaktive frie radikaler A·: ROO·+AH-→ROOH+A·

• Oksidativ nedbrytning

Polymerprodukter som utsettes for luften absorberer oksygen og gjennomgår oksidasjon for å danne hydroperoksider, dekomponeres videre for å generere aktive sentre, danner frie radikaler og gjennomgår deretter frie radikaler kjedereaksjoner (dvs. autooksidasjonsprosess). Polymerer utsettes for oksygen i luften under prosessering og bruk, og ved oppvarming akselereres oksidativ nedbrytning.

Den termiske oksidasjonen av polyolefiner tilhører kjedereaksjonsmekanismen for frie radikaler, som har autokatalytisk oppførsel og kan deles inn i tre trinn: initiering, vekst og avslutning.

Kjedeklippingen forårsaket av hydroperoksydgruppen fører til en reduksjon i molekylvekt, og hovedproduktene av spaltningen er alkoholer, aldehyder og ketoner, som til slutt oksideres til karboksylsyrer. Karboksylsyrer spiller en viktig rolle i katalytisk oksidasjon av metaller. Oksidativ nedbrytning er hovedårsaken til forringelsen av de fysiske og mekaniske egenskapene til polymerprodukter. Oksidativ nedbrytning varierer med polymerens molekylære struktur. Tilstedeværelsen av oksygen kan også forsterke skaden av lys, varme, stråling og mekanisk kraft på polymerer, og forårsake mer komplekse nedbrytningsreaksjoner. Antioksidanter tilsettes polymerer for å bremse oksidativ nedbrytning.

2) Når plasten behandles og støpes, brytes fargestoffet ned, falmer og endrer farge på grunn av dets manglende evne til å motstå høye temperaturer

Pigmentene eller fargestoffene som brukes til plastfarging har en temperaturgrense. Når denne grensetemperaturen er nådd, vil pigmentene eller fargestoffene gjennomgå kjemiske endringer for å produsere forskjellige forbindelser med lavere molekylvekt, og reaksjonsformlene deres er relativt komplekse; forskjellige pigmenter har forskjellige reaksjoner. Og produkter, temperaturmotstanden til forskjellige pigmenter kan testes ved analytiske metoder som vekttap.

2. Fargestoffer reagerer med råvarer

Reaksjonen mellom fargestoffer og råvarer manifesteres hovedsakelig i behandlingen av visse pigmenter eller fargestoffer og råvarer. Disse kjemiske reaksjonene vil føre til endringer i fargetone og nedbrytning av polymerer, og dermed endre egenskapene til plastprodukter.

• Reduksjonsreaksjon

Visse høypolymerer, som nylon og aminoplaster, er sterke syreduserende midler i smeltet tilstand, som kan redusere og falme pigmenter eller fargestoffer som er stabile ved prosesstemperaturer.

• Alkalisk utveksling

Jordalkalimetaller i PVC-emulsjonspolymerer eller visse stabiliserte polypropylener kan "basebytte" med jordalkalimetaller i fargestoffer for å endre fargen fra blå-rød til oransje.

PVC-emulsjonspolymer er en metode der VC polymeriseres ved å røre i en emulgator (som natriumdodecylsulfonat C12H25SO3Na) vandig løsning. Reaksjonen inneholder Na+; for å forbedre varme- og oksygenmotstanden til PP, tilsettes ofte 1010, DLTDP, etc.. Oksygen, antioksidant 1010 er en transesterifiseringsreaksjon katalysert av 3,5-di-tert-butyl-4-hydroksypropionatmetylester og natriumpentaerytritol, og DLTDP fremstilles ved å reagere Na2S vandig løsning med akrylnitril. Propionitril hydrolyseres for å generere syre, tiodipropionsyre oppnådd ved forestring med laurylalkohol. Reaksjonen inneholder også Na+.

Under støping og bearbeiding av plastprodukter vil rest Na+ i råmaterialet reagere med innsjøpigmentet som inneholder metallioner som CIPigment Red48:2 (BBC eller 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

• Reaksjon mellom pigmenter og hydrogenhalogenider (HX)

Når temperaturen stiger til 170°C eller under påvirkning av lys, fjerner PVC HCI for å danne en konjugert dobbeltbinding.

Halogenholdige flammehemmende polyolefin eller fargede flammehemmende plastprodukter er også dehydrohalogenert HX når de støpes ved høy temperatur.

1) Ultramarin og HX-reaksjon

Ultramarinblått pigment som er mye brukt i plastfarging eller eliminering av gult lys, er en svovelforbindelse.

2) Kobbergullpulverpigment akselererer den oksidative nedbrytningen av PVC-råmaterialer

Kobberpigmenter kan oksideres til Cu+ og Cu2+ ved høy temperatur, noe som vil akselerere nedbrytningen av PVC

3) Ødeleggelse av metallioner på polymerer

Noen pigmenter har en destruktiv effekt på polymerer. For eksempel er mangansjøpigmentet CIPigmentRed48:4 ikke egnet for støping av PP-plastprodukter. Årsaken er at metall manganioner med variabel pris katalyserer hydroperoksid gjennom overføring av elektroner i termisk oksidasjon eller fotooksidasjon av PP. Nedbrytningen av PP fører til akselerert aldring av PP; esterbindingen i polykarbonat er lett å hydrolyseres og spaltes ved oppvarming, og når det først er metallioner i pigmentet, er det lettere å fremme nedbrytningen; metallioner vil også fremme termo-oksygen nedbrytning av PVC og andre råvarer, og forårsake en fargeendring.

For å oppsummere, når man produserer plastprodukter, er det den mest mulige og effektive måten å unngå bruk av fargede pigmenter som reagerer med råvarer.

3. Reaksjon mellom fargestoffer og tilsetningsstoffer

1) Reaksjonen mellom svovelholdige pigmenter og tilsetningsstoffer

Svovelholdige pigmenter, som kadmiumgul (fast løsning av CdS og CdSe), er ikke egnet for PVC på grunn av dårlig syrebestandighet, og bør ikke brukes sammen med blyholdige tilsetningsstoffer.

2) Reaksjon av blyholdige forbindelser med svovelholdige stabilisatorer

Blyinnholdet i kromgult pigment eller molybdenrødt reagerer med antioksidanter som tiodistearat DSTDP.

3) Reaksjon mellom pigment og antioksidant

For råvarer med antioksidanter, som PP, vil noen pigmenter også reagere med antioksidanter, og dermed svekke funksjonen til antioksidanter og gjøre den termiske oksygenstabiliteten til råvarene dårligere. For eksempel absorberes fenoliske antioksidanter lett av kjønrøk eller reagerer med dem for å miste sin aktivitet; fenoliske antioksidanter og titanioner i hvite eller lyse plastprodukter danner fenoliske aromatiske hydrokarbonkomplekser som forårsaker gulning av produkter. Velg en passende antioksidant eller legg til hjelpetilsetningsstoffer, som anti-syre sinksalt (sinkstearat) eller P2 type fosfitt for å forhindre misfarging av hvitt pigment (TiO2).

4) Reaksjon mellom pigment og lysstabilisator

Effekten av pigmenter og lysstabilisatorer, bortsett fra reaksjonen av svovelholdige pigmenter og nikkelholdige lysstabilisatorer som beskrevet ovenfor, reduserer generelt effektiviteten til lysstabilisatorer, spesielt effekten av hindrede aminlysstabilisatorer og azogule og røde pigmenter. Effekten av stabil nedgang er mer åpenbar, og den er ikke like stabil som ufarget. Det er ingen sikker forklaring på dette fenomenet.

4. Reaksjonen mellom tilsetningsstoffer

Hvis mange tilsetningsstoffer brukes feil, kan det oppstå uventede reaksjoner og produktet vil endre farge. For eksempel reagerer flammehemmende middel Sb2O3 med svovelholdig antioksidant for å generere Sb2S3: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

Derfor må det utvises forsiktighet ved valg av tilsetningsstoffer når man vurderer produksjonsformuleringer.

5. Auxiliary auto-oxidation årsaker

Den automatiske oksidasjonen av fenoliske stabilisatorer er en viktig faktor for å fremme misfarging av hvite eller lyse produkter. Denne misfargingen kalles ofte "Pinking" i fremmede land.

Det er koblet av oksidasjonsprodukter som BHT-antioksidanter (2-6-di-tert-butyl-4-metylfenol), og er formet som 3,3′,5,5′-stilbenkinon lysrødt reaksjonsprodukt. Denne misfargingen oppstår bare i nærvær av oksygen og vann og i fravær av lys. Når det utsettes for ultrafiolett lys, brytes det lyserøde stilbenkinonet raskt ned til et gult enkeltringprodukt.

6. Tautomerisering av fargede pigmenter under påvirkning av lys og varme

Noen fargede pigmenter gjennomgår tautomerisering av molekylær konfigurasjon under påvirkning av lys og varme, for eksempel bruk av CIPig.R2 (BBC) pigmenter for å endre fra azotype til kinontype, noe som endrer den opprinnelige konjugasjonseffekten og forårsaker dannelse av konjugerte bindinger . reduseres, noe som resulterer i en fargeendring fra en mørk blåglødende rød til en lys oransjerød.

Samtidig, under katalyse av lys, brytes det ned med vann, endrer co-krystallvannet og forårsaker falming.

7. Forårsaket av luftforurensninger

Når plastprodukter lagres eller brukes, vil noen reaktive materialer, enten det er råvarer, tilsetningsstoffer eller fargepigmenter, reagere med fuktighet i atmosfæren eller kjemiske forurensninger som syrer og alkalier under påvirkning av lys og varme. Ulike komplekse kjemiske reaksjoner forårsakes, som vil føre til falming eller misfarging over tid.

Denne situasjonen kan unngås eller lindres ved å tilsette egnede termiske oksygenstabilisatorer, lysstabilisatorer eller velge værbestandige tilsetningsstoffer og pigmenter av høy kvalitet.