Kunskap om förpackningsmaterial — vad orsakar färgförändringen på plastprodukter?

• Den oxidativa nedbrytningen av råmaterial kan orsaka missfärgning vid formning vid hög temperatur;
• Missfärgning av färgämne vid hög temperatur kommer att orsaka missfärgning av plastprodukter;
• Den kemiska reaktionen mellan färgämnet och råmaterial eller tillsatser kommer att orsaka missfärgning;
• Reaktionen mellan tillsatser och den automatiska oxidationen av tillsatser kommer att orsaka färgförändringar;
• Tautomerisering av färgpigment under inverkan av ljus och värme kommer att orsaka färgförändringar av produkter;
• Luftföroreningar kan orsaka förändringar i plastprodukter.

1. Orsakad av plastgjutning

1) Den oxidativa nedbrytningen av råmaterial kan orsaka missfärgning vid formning vid hög temperatur

När värmeringen eller värmeplattan i plastformningsbearbetningsutrustningen alltid är i ett uppvärmningstillstånd på grund av utom kontroll, är det lätt att orsaka att den lokala temperaturen blir för hög, vilket gör att råmaterialet oxiderar och sönderdelas vid hög temperatur. För dessa värmekänsliga plaster, som PVC, är det lättare att När detta fenomen inträffar, när det är allvarligt, kommer det att brinna och bli gult, eller till och med svart, åtföljt av en stor mängd lågmolekylära flyktiga ämnen som svämmar över.

Denna nedbrytning innefattar reaktioner som t.exdepolymerisation, slumpmässig kedjeklyvning, avlägsnande av sidogrupper och ämnen med låg molekylvikt.

• Depolymerisation

Klyvningsreaktionen sker på den terminala kedjelänken, vilket gör att kedjelänken faller av en efter en, och den genererade monomeren förflyktigas snabbt. Vid denna tidpunkt förändras molekylvikten mycket långsamt, precis som den omvända processen med kedjepolymerisation. Såsom termisk depolymerisation av metylmetakrylat.

• Random Chain Scission (Degradering)

Även känd som slumpmässiga avbrott eller slumpmässiga trasiga kedjor. Under inverkan av mekanisk kraft, högenergistrålning, ultraljudsvågor eller kemiska reagens bryter polymerkedjan utan en fixpunkt för att producera en polymer med låg molekylvikt. Det är ett av sätten för polymernedbrytning. När polymerkedjan bryts ned slumpmässigt, sjunker molekylvikten snabbt, och viktförlusten av polymeren är mycket liten. Till exempel är nedbrytningsmekanismen för polyeten, polyen och polystyren huvudsakligen slumpmässig nedbrytning.

När polymerer såsom PE formas vid höga temperaturer, kan vilken position som helst i huvudkedjan brytas, och molekylvikten sjunker snabbt, men monomerutbytet är mycket litet. Denna typ av reaktion kallas slumpmässig kedjeklyvning, ibland kallad nedbrytning, polyeten. De fria radikalerna som bildas efter kedjeklyvning är mycket aktiva, omgivna av mer sekundärt väte, benägna för kedjeöverföringsreaktioner, och nästan inga monomerer produceras.

• Avlägsnande av substituenter

PVC, PVAc, etc. kan genomgå en substituentavlägsnande reaktion vid upphettning, så en platå uppträder ofta på den termogravimetriska kurvan. När polyvinylklorid, polyvinylacetat, polyakrylnitril, polyvinylfluorid, etc. upphettas, kommer substituenterna att avlägsnas. Om man tar polyvinylklorid (PVC) som ett exempel, bearbetas PVC vid en temperatur under 180~200°C, men vid en lägre temperatur (t.ex. 100~120°C) börjar den dehydrera (HCl) och förlorar HCl mycket snabbt vid cirka 200°C. Därför, under bearbetning (180-200°C), tenderar polymeren att bli mörkare i färgen och lägre i styrka.

Fri HCl har en katalytisk effekt på dehydroklorering, och metallklorider, såsom järn(III)klorid som bildas genom inverkan av väteklorid och processutrustning, främjar katalys.

Några procent av syraabsorbenterna, såsom bariumstearat, organotenn, blyföreningar etc., måste tillsättas PVC under termisk bearbetning för att förbättra dess stabilitet.

När kommunikationskabeln används för att färga kommunikationskabeln, om polyolefinskiktet på koppartråden inte är stabilt, kommer grönt kopparkarboxylat att bildas på polymer-koppargränssnittet. Dessa reaktioner främjar diffusionen av koppar in i polymeren, vilket påskyndar den katalytiska oxidationen av koppar.

Därför, för att minska den oxidativa nedbrytningshastigheten för polyolefiner, tillsätts ofta fenoliska eller aromatiska aminantioxidanter (AH) för att avsluta ovanstående reaktion och bilda inaktiva fria radikaler A·: ROO·+AH-→ROOH+A·

• Oxidativ nedbrytning

Polymerprodukter som exponeras för luften absorberar syre och genomgår oxidation för att bilda hydroperoxider, sönderfaller ytterligare för att generera aktiva centra, bildar fria radikaler och genomgår sedan kedjereaktioner med fria radikaler (dvs. autooxidationsprocess). Polymerer utsätts för syre i luften under bearbetning och användning, och vid upphettning påskyndas den oxidativa nedbrytningen.

Den termiska oxidationen av polyolefiner tillhör kedjereaktionsmekanismen för fria radikaler, som har autokatalytiskt beteende och kan delas in i tre steg: initiering, tillväxt och avslutning.

Kedjeklyvningen orsakad av hydroperoxidgruppen leder till en minskning av molekylvikten, och huvudprodukterna i klyvningen är alkoholer, aldehyder och ketoner, som slutligen oxideras till karboxylsyror. Karboxylsyror spelar en viktig roll i den katalytiska oxidationen av metaller. Oxidativ nedbrytning är huvudorsaken till försämringen av polymerprodukters fysikaliska och mekaniska egenskaper. Oxidativ nedbrytning varierar med polymerens molekylära struktur. Närvaron av syre kan också intensifiera skadan av ljus, värme, strålning och mekanisk kraft på polymerer, vilket orsakar mer komplexa nedbrytningsreaktioner. Antioxidanter tillsätts polymerer för att bromsa oxidativ nedbrytning.

2) När plasten bearbetas och formas sönderdelas färgämnet, bleknar och ändrar färg på grund av dess oförmåga att motstå höga temperaturer

Pigmenten eller färgämnena som används för plastfärgning har en temperaturgräns. När denna gränstemperatur uppnås kommer pigmenten eller färgämnena att genomgå kemiska förändringar för att producera olika föreningar med lägre molekylvikt, och deras reaktionsformler är relativt komplexa; olika pigment har olika reaktioner. Och produkter, temperaturbeständigheten hos olika pigment kan testas med analytiska metoder som viktminskning.

2. Färgämnen reagerar med råmaterial

Reaktionen mellan färgämnen och råmaterial manifesteras främst i bearbetningen av vissa pigment eller färgämnen och råvaror. Dessa kemiska reaktioner kommer att leda till förändringar i nyans och nedbrytning av polymerer, och därigenom förändra egenskaperna hos plastprodukter.

• Reduktionsreaktion

Vissa högpolymerer, såsom nylon och aminoplaster, är starka syrareducerande medel i smält tillstånd, som kan reducera och bleka pigment eller färgämnen som är stabila vid bearbetningstemperaturer.

• Alkaline Exchange

Alkaliska jordartsmetaller i PVC-emulsionspolymerer eller vissa stabiliserade polypropener kan "basbyta" med alkaliska jordartsmetaller i färgämnen för att ändra färgen från blå-röd till orange.

PVC-emulsionspolymer är en metod där VC polymeriseras genom omrörning i ett emulgeringsmedel (såsom natriumdodecylsulfonat C12H25SO3Na) vattenlösning. Reaktionen innehåller Na+; för att förbättra värme- och syrebeständigheten hos PP tillsätts ofta 1010, DLTDP, etc. Oxygen, antioxidant 1010 är en transesterifieringsreaktion katalyserad av 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxipropionatmetylester och natriumpentaerytritol, och DLTDP framställs genom att reagera Na2S vattenlösning med akrylnitril. Propionitril hydrolyseras för att generera syra, tiodipropionsyra erhållen genom förestring med laurylalkohol. Reaktionen innehåller även Na+.

Under formning och bearbetning av plastprodukter kommer resterande Na+ i råmaterialet att reagera med sjöpigmentet som innehåller metalljoner såsom CIPigment Red48:2 (BBC eller 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

• Reaktion mellan pigment och vätehalogenider (HX)

När temperaturen stiger till 170°C eller under inverkan av ljus, tar PVC bort HCI för att bilda en konjugerad dubbelbindning.

Halogenhaltiga flamskyddade polyolefin eller färgade flamskyddade plastprodukter är också dehydrohalogenerade HX när de formas vid hög temperatur.

1) Ultramarin- och HX-reaktion

Ultramarinblått pigment som ofta används i plastfärgning eller för att eliminera gult ljus, är en svavelförening.

2) Kopparguldpulverpigment påskyndar den oxidativa nedbrytningen av PVC-råmaterial

Kopparpigment kan oxideras till Cu+ och Cu2+ vid hög temperatur, vilket kommer att påskynda nedbrytningen av PVC

3) Destruktion av metalljoner på polymerer

Vissa pigment har en destruktiv effekt på polymerer. Till exempel är mangansjöpigmentet CIPigmentRed48:4 inte lämpligt för formning av PP-plastprodukter. Anledningen är att metall manganjoner med variabelt pris katalyserar hydroperoxid genom överföring av elektroner i termisk oxidation eller fotooxidation av PP. Nedbrytningen av PP leder till det accelererade åldrandet av PP; esterbindningen i polykarbonat är lätt att hydrolyseras och sönderdelas vid upphettning, och när det väl finns metalljoner i pigmentet är det lättare att främja nedbrytningen; metalljoner kommer också att främja termosyrenedbrytningen av PVC och andra råmaterial och orsaka en färgförändring.

Sammanfattningsvis, när man tillverkar plastprodukter är det det mest genomförbara och effektiva sättet att undvika användningen av färgade pigment som reagerar med råvaror.

3. Reaktion mellan färgämnen och tillsatser

1) Reaktionen mellan svavelhaltiga pigment och tillsatser

Svavelhaltiga pigment, såsom kadmiumgul (fast lösning av CdS och CdSe), är inte lämpliga för PVC på grund av dålig syrabeständighet, och bör inte användas med blyhaltiga tillsatser.

2) Reaktion av blyhaltiga föreningar med svavelhaltiga stabilisatorer

Blyhalten i kromgult pigment eller molybdenrött reagerar med antioxidanter som tiodistearat DSTDP.

3) Reaktion mellan pigment och antioxidant

För råvaror med antioxidanter, såsom PP, kommer vissa pigment också att reagera med antioxidanter, vilket försvagar antioxidanternas funktion och gör råvarornas termiska syrestabilitet sämre. Till exempel absorberas fenoliska antioxidanter lätt av kimrök eller reagerar med dem för att förlora sin aktivitet; fenoliska antioxidanter och titanjoner i vita eller ljusa plastprodukter bildar fenoliska aromatiska kolvätekomplex för att orsaka gulfärgning av produkter. Välj en lämplig antioxidant eller tillsätt hjälptillsatser, såsom anti-syra zinksalt (zinkstearat) eller P2 typ fosfit för att förhindra missfärgning av vitt pigment (TiO2).

4) Reaktion mellan pigment och ljusstabilisator

Effekten av pigment och ljusstabilisatorer, förutom reaktionen av svavelhaltiga pigment och nickelhaltiga ljusstabilisatorer som beskrivits ovan, minskar i allmänhet effektiviteten av ljusstabilisatorer, speciellt effekten av hindrade aminljusstabilisatorer och azogula och röda pigment. Effekten av stabil nedgång är mer uppenbar, och den är inte lika stabil som ofärgad. Det finns ingen säker förklaring till detta fenomen.

4. Reaktionen mellan tillsatser

Om många tillsatser används felaktigt kan oväntade reaktioner inträffa och produkten kommer att ändra färg. Till exempel reagerar flamskyddsmedel Sb2O3 med svavelhaltig antioxidant för att generera Sb2S3: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

Därför måste man vara försiktig vid valet av tillsatser när man överväger produktionsformuleringar.

5. Extra autooxidationsorsaker

Den automatiska oxidationen av fenoliska stabilisatorer är en viktig faktor för att främja missfärgning av vita eller ljusa produkter. Denna missfärgning kallas ofta "Pinking" i främmande länder.

Den är kopplad av oxidationsprodukter såsom BHT-antioxidanter (2-6-di-tert-butyl-4-metylfenol), och är formad som 3,3',5,5'-stilbenkinon ljusröd reaktionsprodukt. Denna missfärgning inträffar endast i närvaro av syre och vatten och i frånvaro av ljus. När den utsätts för ultraviolett ljus sönderdelas den ljusröda stilbenkinonen snabbt till en gul enkelringsprodukt.

6. Tautomerisering av färgade pigment under verkan av ljus och värme

Vissa färgade pigment genomgår tautomerisering av molekylär konfiguration under inverkan av ljus och värme, såsom användningen av CIPig.R2 (BBC) pigment för att ändra från azotyp till kinontyp, vilket ändrar den ursprungliga konjugationseffekten och orsakar bildandet av konjugerade bindningar . minska, vilket resulterar i en färgförändring från ett mörkblått-glödrött till ett ljust orange-rött.

Samtidigt, under katalys av ljus, sönderfaller det med vatten, vilket förändrar samkristallvattnet och orsakar blekning.

7. Orsakas av luftföroreningar

När plastprodukter lagras eller används kommer vissa reaktiva material, oavsett om det är råmaterial, tillsatser eller färgpigment, att reagera med fukt i atmosfären eller kemiska föroreningar som syror och alkalier under inverkan av ljus och värme. Olika komplexa kemiska reaktioner orsakas, vilket kommer att leda till blekning eller missfärgning med tiden.

Denna situation kan undvikas eller lindras genom att tillsätta lämpliga termiska syrestabilisatorer, ljusstabilisatorer eller välja högkvalitativa väderbeständiga tillsatser och pigment.