Verpakkingsmateriaalkennis — Wat veroorsaak die kleurverandering van plastiekprodukte?

• Die oksidatiewe agteruitgang van grondstowwe kan verkleuring veroorsaak wanneer dit by hoë temperatuur giet;
• Verkleuring van kleurstof by hoë temperatuur sal verkleuring van plastiekprodukte veroorsaak;
• Die chemiese reaksie tussen die kleurstof en grondstowwe of bymiddels sal verkleuring veroorsaak;
• Die reaksie tussen bymiddels en die outomatiese oksidasie van bymiddels sal kleurveranderinge veroorsaak;
• Toutomerisering van kleurpigmente onder die werking van lig en hitte sal kleurveranderinge van produkte veroorsaak;
• Lugbesoedeling kan veranderinge in plastiekprodukte veroorsaak.

1. Veroorsaak deur plastiek giet

1) Die oksidatiewe agteruitgang van grondstowwe kan verkleuring veroorsaak wanneer dit by hoë temperatuur giet

Wanneer die verwarmingsring of verwarmingsplaat van die plastiekvormverwerkingstoerusting altyd in 'n verhittingstoestand is as gevolg van buite beheer, is dit maklik om die plaaslike temperatuur te hoog te veroorsaak, wat die grondstof by hoë temperatuur laat oksideer en ontbind. Vir daardie hitte-sensitiewe plastiek, soos PVC, is dit makliker om Wanneer hierdie verskynsel voorkom, wanneer dit ernstig is, sal dit brand en geel word, of selfs swart, gepaardgaande met 'n groot hoeveelheid lae molekulêre vlugtige stowwe wat oorloop.

Hierdie agteruitgang sluit reaksies in soosdepolimerisasie, ewekansige kettingskeuring, verwydering van sygroepe en lae molekulêre gewig stowwe.

• Depolimerisasie

Die splitsingsreaksie vind plaas op die terminale kettingskakel, wat veroorsaak dat die kettingskakel een vir een afval, en die gegenereerde monomeer word vinnig vervlugtig. Op hierdie tydstip verander die molekulêre gewig baie stadig, net soos die omgekeerde proses van kettingpolimerisasie. Soos die termiese depolimerisasie van metielmetakrilaat.

• Random Chain Scission (Degradasie)

Ook bekend as ewekansige breek of ewekansige gebreekte kettings. Onder die werking van meganiese krag, hoë-energie bestraling, ultrasoniese golwe of chemiese reagense, breek die polimeerketting sonder 'n vaste punt om 'n lae-molekulêre gewig polimeer te produseer. Dit is een van die maniere van polimeerdegradasie. Wanneer die polimeerketting willekeurig afbreek, daal die molekulêre gewig vinnig, en die gewigsverlies van die polimeer is baie klein. Byvoorbeeld, die afbraakmeganisme van poliëtileen, poliëen en polistireen is hoofsaaklik ewekansige degradasie.

Wanneer polimere soos PE by hoë temperature gevorm word, kan enige posisie van die hoofketting gebreek word, en die molekulêre gewig daal vinnig, maar die monomeeropbrengs is baie klein. Hierdie tipe reaksie word ewekansige kettingskeur genoem, soms genoem degradasie, poliëtileen Die vrye radikale wat na kettingskeiding gevorm word, is baie aktief, omring deur meer sekondêre waterstof, geneig tot kettingoordragreaksies, en byna geen monomere word geproduseer nie.

• Verwydering van substituente

PVC, PVAc, ens. kan substituentverwyderingsreaksie ondergaan wanneer dit verhit word, so 'n plato verskyn dikwels op die termogravimetriese kurwe. Wanneer polivinielchloried, polivinielasetaat, poliakrielonitril, polivinielfluoried, ens. verhit word, sal die substituente verwyder word. Om polivinielchloried (PVC) as 'n voorbeeld te neem, word PVC verwerk by 'n temperatuur onder 180~200°C, maar by 'n laer temperatuur (soos 100~120°C) begin dit dehidrogeneer (HCl), en verloor HCl baie vinnig by ongeveer 200°C. Daarom, tydens verwerking (180-200°C), is die polimeer geneig om donkerder van kleur en laer in sterkte te word.

Vrye HCl het 'n katalitiese effek op dehidrochloorering, en metaalchloriede, soos ferrichloried wat gevorm word deur die werking van waterstofchloried en verwerkingstoerusting, bevorder katalise.

'n Paar persent suurabsorberende middels, soos bariumstearaat, organotin, loodverbindings, ens., moet tydens termiese verwerking by PVC gevoeg word om die stabiliteit daarvan te verbeter.

Wanneer die kommunikasiekabel gebruik word om die kommunikasiekabel te kleur, as die poliolefienlaag op die koperdraad nie stabiel is nie, sal groen koperkarboksilaat op die polimeer-koper-koppelvlak gevorm word. Hierdie reaksies bevorder die diffusie van koper in die polimeer, wat die katalitiese oksidasie van koper versnel.

Daarom, om die oksidatiewe degradasietempo van poliolefiene te verminder, word fenoliese of aromatiese amienantioksidante (AH) dikwels bygevoeg om die bogenoemde reaksie te beëindig en onaktiewe vrye radikale te vorm A·: ROO·+AH-→ROOH+A·

• Oksidatiewe afbraak

Polimeerprodukte wat aan die lug blootgestel word, absorbeer suurstof en ondergaan oksidasie om hidroperoksiede te vorm, ontbind verder om aktiewe sentrums te genereer, vorm vrye radikale, en ondergaan dan vrye radikale kettingreaksies (dws outo-oksidasie proses). Polimere word tydens verwerking en gebruik aan suurstof in die lug blootgestel, en wanneer dit verhit word, word oksidatiewe afbraak versnel.

Die termiese oksidasie van poliolefiene behoort tot die vrye radikale kettingreaksiemeganisme, wat outokatalise gedrag het en in drie stappe verdeel kan word: inisiëring, groei en beëindiging.

Die kettingskeuring wat deur die hidroperoksiedgroep veroorsaak word, lei tot 'n afname in molekulêre gewig, en die hoofprodukte van die skeuring is alkohole, aldehiede en ketone, wat uiteindelik tot karboksielsure geoksideer word. Karboksielsure speel 'n groot rol in die katalitiese oksidasie van metale. Oksidatiewe degradasie is die hoofrede vir die agteruitgang van die fisiese en meganiese eienskappe van polimeerprodukte. Oksidatiewe degradasie wissel met die molekulêre struktuur van die polimeer. Die teenwoordigheid van suurstof kan ook die skade van lig, hitte, straling en meganiese krag op polimere versterk, wat meer komplekse afbraakreaksies veroorsaak. Antioksidante word by polimere gevoeg om oksidatiewe afbraak te vertraag.

2) Wanneer die plastiek verwerk en gevorm word, ontbind die kleurstof, vervaag en verander van kleur as gevolg van sy onvermoë om hoë temperature te weerstaan

Die pigmente of kleurstowwe wat vir plastiekkleuring gebruik word, het 'n temperatuurlimiet. Wanneer hierdie limiet temperatuur bereik word, sal die pigmente of kleurstowwe chemiese veranderinge ondergaan om verskeie laer molekulêre gewig verbindings te produseer, en hul reaksie formules is relatief kompleks; verskillende pigmente het verskillende reaksies. En produkte, die temperatuurweerstand van verskillende pigmente kan getoets word deur analitiese metodes soos gewigsverlies.

2. Kleurstowwe reageer met grondstowwe

Die reaksie tussen kleurstowwe en grondstowwe word hoofsaaklik gemanifesteer in die verwerking van sekere pigmente of kleurstowwe en grondstowwe. Hierdie chemiese reaksies sal lei tot veranderinge in kleur en agteruitgang van polimere, en sodoende die eienskappe van plastiekprodukte verander.

• Reduksie Reaksie

Sekere hoë polimere, soos nylon en aminoplaste, is sterk suur reduseermiddels in die gesmelte toestand, wat pigmente of kleurstowwe wat stabiel is by verwerkingstemperature kan verminder en vervaag.

• Alkaliese ruil

Alkaliese aardmetale in PVC-emulsiepolimere of sekere gestabiliseerde polipropileene kan “basisuitruil” met aardalkalimetale in kleurstowwe om die kleur van blourooi na oranje te verander.

PVC-emulsiepolimeer is 'n metode waarin VC gepolimeriseer word deur in 'n emulgator (soos natriumdodesielsulfonaat C12H25SO3Na) waterige oplossing te roer. Die reaksie bevat Na+; ten einde die hitte- en suurstofweerstand van PP te verbeter, word 1010, DLTDP, ens. dikwels bygevoeg. Suurstof, antioksidant 1010 is 'n transveresteringsreaksie wat deur 3,5-di-tert-butiel-4-hidroksipropionaatmetielester en natriumpentaerytritol gekataliseer word, en DLTDP word voorberei deur Na2S waterige oplossing met akrilonitril te laat reageer. Propionitril word gehidroliseer om suur, thiodipropion en finaal te genereer verkry deur verestering met laurielalkohol. Die reaksie bevat ook Na+.

Tydens die giet en verwerking van plastiekprodukte sal die oorblywende Na+ in die grondstof reageer met die meerpigment wat metaalione bevat soos CIPigment Red48:2 (BBC of 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

• Reaksie tussen pigmente en waterstofhaliede (HX)

Wanneer die temperatuur tot 170°C styg of onder die werking van lig, verwyder PVC HCI om 'n gekonjugeerde dubbelbinding te vorm.

Halogeenbevattende vlamvertragende poliolefien of gekleurde vlamvertragende plastiekprodukte is ook gedehidrohalogeneerde HX wanneer dit by hoë temperatuur gevorm word.

1) Ultramarine en HX reaksie

Ultramarine blou pigment wat wyd gebruik word in plastiekkleuring of om geel lig uit te skakel, is 'n swaelverbinding.

2) Kopergoudpoeierpigment versnel die oksidatiewe ontbinding van PVC-grondstowwe

Koperpigmente kan by hoë temperatuur tot Cu+ en Cu2+ geoksideer word, wat die ontbinding van PVC sal versnel.

3) Vernietiging van metaalione op polimere

Sommige pigmente het 'n vernietigende effek op polimere. Byvoorbeeld, die mangaanmeerpigment CIPigmentRed48:4 is nie geskik vir die giet van PP-plastiekprodukte nie. Die rede is dat die veranderlike prys metaal mangaan-ione hidroperoksied kataliseer deur die oordrag van elektrone in die termiese oksidasie of fotooksidasie van PP. Die ontbinding van PP lei tot die versnelde veroudering van PP; die esterbinding in polikarbonaat is maklik om gehidroliseer en ontbind te word wanneer dit verhit word, en sodra daar metaalione in die pigment is, is dit makliker om die ontbinding te bevorder; metaalione sal ook die termosuurstofontbinding van PVC en ander grondstowwe bevorder, en 'n kleurverandering veroorsaak.

Om op te som, wanneer plastiekprodukte vervaardig word, is dit die mees haalbare en doeltreffende manier om die gebruik van gekleurde pigmente wat met grondstowwe reageer, te vermy.

3. Reaksie tussen kleurstowwe en bymiddels

1) Die reaksie tussen swaelbevattende pigmente en bymiddels

Swaelbevattende pigmente, soos kadmiumgeel (vaste oplossing van CdS en CdSe), is weens swak suurweerstand nie geskik vir PVC nie, en moet nie saam met loodbevattende bymiddels gebruik word nie.

2) Reaksie van loodbevattende verbindings met swaelbevattende stabiliseerders

Die loodinhoud in chroomgeel pigment of molibdeenrooi reageer met antioksidante soos thiodistearaat DSTDP.

3) Reaksie tussen pigment en antioksidant

Vir grondstowwe met antioksidante, soos PP, sal sommige pigmente ook met antioksidante reageer en sodoende die funksie van antioksidante verswak en die termiese suurstofstabiliteit van grondstowwe vererger. Fenoliese antioksidante word byvoorbeeld maklik deur koolstofswart geabsorbeer of reageer daarmee om hul aktiwiteit te verloor; fenoliese antioksidante en titaniumione in wit of ligkleurige plastiekprodukte vorm fenoliese aromatiese koolwaterstofkomplekse om vergeling van produkte te veroorsaak. Kies 'n geskikte antioksidant of voeg bymiddels by, soos antisuur sinksout (sinkstearaat) of P2 tipe fosfiet om verkleuring van wit pigment (TiO2) te voorkom.

4) Reaksie tussen pigment en ligstabilisator

Die effek van pigmente en ligstabiliseerders, behalwe vir die reaksie van swaelbevattende pigmente en nikkelbevattende ligstabiliseerders soos hierbo beskryf, verminder oor die algemeen die doeltreffendheid van ligstabiliseerders, veral die effek van gehinderde amienligstabiliseerders en asogeel en rooi pigmente. Die effek van stabiele afname is duideliker, en dit is nie so stabiel soos ongekleurd nie. Daar is geen definitiewe verklaring vir hierdie verskynsel nie.

4. Die reaksie tussen bymiddels

As baie bymiddels onbehoorlik gebruik word, kan onverwagte reaksies voorkom en die produk sal van kleur verander. Byvoorbeeld, vlamvertrager Sb2O3 reageer met swaelbevattende anti-oksidant om Sb2S3 te genereer: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

Daarom moet sorg gedra word in die keuse van bymiddels wanneer produksieformulerings oorweeg word.

5. Bykomende outo-oksidasie-oorsake

Die outomatiese oksidasie van fenoliese stabiliseerders is 'n belangrike faktor om die verkleuring van wit of ligkleurige produkte te bevorder. Hierdie verkleuring word dikwels "Pinking" in die buiteland genoem.

Dit word gekoppel deur oksidasie produkte soos BHT antioksidante (2-6-di-tert-butiel-4-metielfenol), en is gevorm soos 3,3',5,5'-stilbeen kinoon ligrooi reaksie produk, Hierdie verkleuring vind plaas slegs in die teenwoordigheid van suurstof en water en in die afwesigheid van lig. Wanneer dit aan ultravioletlig blootgestel word, ontbind die ligrooi stilbeenkinoon vinnig in 'n geel enkelringproduk.

6. Toutomerisering van gekleurde pigmente onder die werking van lig en hitte

Sommige gekleurde pigmente ondergaan toutomerisering van molekulêre konfigurasie onder die werking van lig en hitte, soos die gebruik van CIPig.R2 (BBC) pigmente om van azo-tipe na kinoontipe te verander, wat die oorspronklike vervoegingseffek verander en die vorming van gekonjugeerde bindings veroorsaak . verminder, wat lei tot 'n kleurverandering van 'n donkerblou-gloedrooi na 'n ligte oranje-rooi.

Terselfdertyd, onder die katalise van lig, ontbind dit met water, wat die mede-kristalwater verander en vervaag veroorsaak.

7. Veroorsaak deur lugbesoedeling

Wanneer plastiekprodukte gestoor of gebruik word, sal sommige reaktiewe materiale, hetsy grondstowwe, bymiddels of kleurpigmente, reageer met vog in die atmosfeer of chemiese besoedelingstowwe soos sure en alkalieë onder die werking van lig en hitte. Verskeie komplekse chemiese reaksies word veroorsaak, wat mettertyd tot vervaag of verkleuring sal lei.

Hierdie situasie kan vermy of verlig word deur geskikte termiese suurstofstabiliseerders, ligstabiliseerders by te voeg, of hoë kwaliteit weerbestande bymiddels en pigmente te kies.