Γνώση υλικού συσκευασίας — Τι προκαλεί την αλλαγή χρώματος των πλαστικών προϊόντων;

• Η οξειδωτική αποικοδόμηση των πρώτων υλών μπορεί να προκαλέσει αποχρωματισμό κατά τη χύτευση σε υψηλή θερμοκρασία.
• Ο αποχρωματισμός της χρωστικής σε υψηλή θερμοκρασία θα προκαλέσει αποχρωματισμό των πλαστικών προϊόντων.
• Η χημική αντίδραση μεταξύ της χρωστικής και των πρώτων υλών ή των πρόσθετων θα προκαλέσει αποχρωματισμό.
• Η αντίδραση μεταξύ των προσθέτων και η αυτόματη οξείδωση των προσθέτων θα προκαλέσει αλλαγές χρώματος.
• Ο ταυτομερισμός των χρωστικών χρωστικών υπό τη δράση του φωτός και της θερμότητας θα προκαλέσει αλλαγές χρώματος στα προϊόντα.
• Οι ατμοσφαιρικοί ρύποι μπορεί να προκαλέσουν αλλαγές στα πλαστικά προϊόντα.

1. Προκαλείται από πλαστική χύτευση

1) Η οξειδωτική αποικοδόμηση των πρώτων υλών μπορεί να προκαλέσει αποχρωματισμό κατά τη χύτευση σε υψηλή θερμοκρασία

Όταν ο δακτύλιος θέρμανσης ή η πλάκα θέρμανσης του εξοπλισμού επεξεργασίας πλαστικού καλουπώματος είναι πάντα σε κατάσταση θέρμανσης λόγω ανεξέλεγκτου, είναι εύκολο να προκληθεί πολύ υψηλή τοπική θερμοκρασία, γεγονός που κάνει την πρώτη ύλη να οξειδώνεται και να αποσυντίθεται σε υψηλή θερμοκρασία. Για αυτά τα ευαίσθητα στη θερμότητα πλαστικά, όπως το PVC, είναι ευκολότερο να Όταν συμβεί αυτό το φαινόμενο, όταν είναι σοβαρό, θα καεί και θα γίνει κίτρινο ή ακόμα και μαύρο, συνοδευόμενο από υπερχείλιση μεγάλης ποσότητας πτητικών χαμηλών μοριακών ουσιών.

Αυτή η αποδόμηση περιλαμβάνει αντιδράσεις όπως π.χαποπολυμερισμός, τυχαία σχάση αλυσίδας, αφαίρεση πλευρικών ομάδων και ουσιών χαμηλού μοριακού βάρους.

• Αποπολυμερισμός

Η αντίδραση διάσπασης συμβαίνει στον τερματικό κρίκο της αλυσίδας, προκαλώντας την πτώση της αλυσίδας ένας προς έναν και το παραγόμενο μονομερές εξατμίζεται ταχέως. Αυτή τη στιγμή, το μοριακό βάρος αλλάζει πολύ αργά, όπως και η αντίστροφη διαδικασία του πολυμερισμού της αλυσίδας. Όπως ο θερμικός αποπολυμερισμός του μεθακρυλικού μεθυλεστέρα.

• Τυχαία κοπή αλυσίδας (αποδόμηση)

Γνωστό και ως τυχαία σπασίματα ή τυχαίες σπασμένες αλυσίδες. Κάτω από τη δράση μηχανικής δύναμης, ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας, υπερηχητικών κυμάτων ή χημικών αντιδραστηρίων, η αλυσίδα του πολυμερούς σπάει χωρίς σταθερό σημείο για να παραχθεί ένα πολυμερές χαμηλού μοριακού βάρους. Είναι ένας από τους τρόπους αποικοδόμησης του πολυμερούς. Όταν η αλυσίδα του πολυμερούς αποικοδομείται τυχαία, το μοριακό βάρος πέφτει γρήγορα και η απώλεια βάρους του πολυμερούς είναι πολύ μικρή. Για παράδειγμα, ο μηχανισμός αποδόμησης πολυαιθυλενίου, πολυενίου και πολυστυρενίου είναι κυρίως τυχαία αποικοδόμηση.

Όταν πολυμερή όπως το PE χυτεύονται σε υψηλές θερμοκρασίες, οποιαδήποτε θέση της κύριας αλυσίδας μπορεί να σπάσει και το μοριακό βάρος πέφτει γρήγορα, αλλά η απόδοση του μονομερούς είναι πολύ μικρή. Αυτός ο τύπος αντίδρασης ονομάζεται τυχαία αλυσιδωτή κοπή, μερικές φορές ονομάζεται αποικοδόμηση, πολυαιθυλένιο Οι ελεύθερες ρίζες που σχηματίζονται μετά την αλυσιδωτή σχάση είναι πολύ ενεργές, περιβάλλονται από περισσότερο δευτερογενές υδρογόνο, επιρρεπείς σε αντιδράσεις μεταφοράς αλυσίδας και σχεδόν δεν παράγονται μονομερή.

• Αφαίρεση υποκατάστατων

Το PVC, το PVAc, κ.λπ. μπορούν να υποστούν αντίδραση αφαίρεσης υποκαταστάτη όταν θερμανθούν, έτσι συχνά εμφανίζεται ένα πλάτωμα στη θερμοβαρυμετρική καμπύλη. Όταν θερμαίνονται χλωριούχο πολυβινύλιο, οξικό πολυβινύλιο, πολυακρυλονιτρίλιο, πολυβινυλοφθορίδιο κ.λπ., οι υποκαταστάτες θα αφαιρεθούν. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το χλωριούχο πολυβινύλιο (PVC), το PVC επεξεργάζεται σε θερμοκρασία κάτω από 180~200°C, αλλά σε χαμηλότερη θερμοκρασία (όπως 100~120°C), αρχίζει να αφυδρογονώνεται (HCl) και χάνει πολύ HCl γρήγορα στους 200°C περίπου. Επομένως, κατά την επεξεργασία (180-200°C), το πολυμερές τείνει να γίνει πιο σκούρο χρώμα και χαμηλότερη σε αντοχή.

Το ελεύθερο HCl έχει καταλυτική επίδραση στην αφυδροχλωρίωση και τα χλωρίδια μετάλλων, όπως ο χλωριούχος σίδηρος που σχηματίζεται από τη δράση του υδροχλωρίου και ο εξοπλισμός επεξεργασίας, προάγουν την κατάλυση.

Λίγο τοις εκατό των απορροφητικών οξέων, όπως στεατικό βάριο, οργανοκασσιτερική, ενώσεις μολύβδου κ.λπ., πρέπει να προστεθούν στο PVC κατά τη θερμική επεξεργασία για να βελτιωθεί η σταθερότητά του.

Όταν το καλώδιο επικοινωνίας χρησιμοποιείται για να χρωματίσει το καλώδιο επικοινωνίας, εάν το στρώμα πολυολεφίνης στο χάλκινο σύρμα δεν είναι σταθερό, θα σχηματιστεί πράσινος καρβοξυλικός χαλκός στη διεπαφή πολυμερούς-χαλκού. Αυτές οι αντιδράσεις προάγουν τη διάχυση του χαλκού στο πολυμερές, επιταχύνοντας την καταλυτική οξείδωση του χαλκού.

Επομένως, προκειμένου να μειωθεί ο ρυθμός οξειδωτικής αποικοδόμησης των πολυολεφινών, συχνά προστίθενται φαινολικά ή αρωματικά αμινο αντιοξειδωτικά (AH) για να τερματιστεί η παραπάνω αντίδραση και να σχηματιστούν ανενεργές ελεύθερες ρίζες A·: ROO·+AH-→ROOH+A·

• Οξειδωτική αποικοδόμηση

Τα πολυμερή προϊόντα που εκτίθενται στον αέρα απορροφούν οξυγόνο και υφίστανται οξείδωση για να σχηματίσουν υδροϋπεροξείδια, περαιτέρω αποσυντίθενται για να δημιουργήσουν ενεργά κέντρα, σχηματίζουν ελεύθερες ρίζες και στη συνέχεια υφίστανται αλυσιδωτές αντιδράσεις ελεύθερων ριζών (δηλ. διαδικασία αυτοοξείδωσης). Τα πολυμερή εκτίθενται στο οξυγόνο του αέρα κατά την επεξεργασία και τη χρήση και όταν θερμαίνονται, η οξειδωτική αποικοδόμηση επιταχύνεται.

Η θερμική οξείδωση των πολυολεφινών ανήκει στον μηχανισμό αλυσιδωτής αντίδρασης ελεύθερων ριζών, ο οποίος έχει αυτοκαταλυτική συμπεριφορά και μπορεί να χωριστεί σε τρία στάδια: έναρξη, ανάπτυξη και τερματισμός.

Η σχάση της αλυσίδας που προκαλείται από την ομάδα του υδροϋπεροξειδίου οδηγεί σε μείωση του μοριακού βάρους και τα κύρια προϊόντα της κοπής είναι αλκοόλες, αλδεΰδες και κετόνες, οι οποίες τελικά οξειδώνονται σε καρβοξυλικά οξέα. Τα καρβοξυλικά οξέα παίζουν σημαντικό ρόλο στην καταλυτική οξείδωση των μετάλλων. Η οξειδωτική αποικοδόμηση είναι ο κύριος λόγος για την υποβάθμιση των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων των πολυμερών προϊόντων. Η οξειδωτική αποικοδόμηση ποικίλλει ανάλογα με τη μοριακή δομή του πολυμερούς. Η παρουσία οξυγόνου μπορεί επίσης να εντείνει τη βλάβη του φωτός, της θερμότητας, της ακτινοβολίας και της μηχανικής δύναμης στα πολυμερή, προκαλώντας πιο περίπλοκες αντιδράσεις αποδόμησης. Τα αντιοξειδωτικά προστίθενται στα πολυμερή για να επιβραδύνουν την οξειδωτική αποικοδόμηση.

2) Όταν το πλαστικό υποβάλλεται σε επεξεργασία και καλουπώνεται, η χρωστική αποσυντίθεται, ξεθωριάζει και αλλάζει χρώμα λόγω της αδυναμίας του να αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες

Οι χρωστικές ή οι βαφές που χρησιμοποιούνται για χρωματισμό πλαστικών έχουν όριο θερμοκρασίας. Όταν επιτευχθεί αυτή η οριακή θερμοκρασία, οι χρωστικές ή οι χρωστικές θα υποστούν χημικές αλλαγές για να παράγουν διάφορες ενώσεις χαμηλότερου μοριακού βάρους και οι τύποι αντίδρασης τους είναι σχετικά πολύπλοκοι. διαφορετικές χρωστικές έχουν διαφορετικές αντιδράσεις. Και τα προϊόντα, η αντοχή στη θερμοκρασία των διαφορετικών χρωστικών μπορεί να ελεγχθεί με αναλυτικές μεθόδους όπως η απώλεια βάρους.

2. Οι χρωστικές αντιδρούν με τις πρώτες ύλες

Η αντίδραση μεταξύ χρωστικών και πρώτων υλών εκδηλώνεται κυρίως στην επεξεργασία ορισμένων χρωστικών ή βαφών και πρώτων υλών. Αυτές οι χημικές αντιδράσεις θα οδηγήσουν σε αλλαγές στην απόχρωση και αποικοδόμηση των πολυμερών, αλλάζοντας έτσι τις ιδιότητες των πλαστικών προϊόντων.

• Αντίδραση Αναγωγής

Ορισμένα πολυμερή υψηλής περιεκτικότητας, όπως το νάιλον και οι αμινοπλάστες, είναι ισχυροί παράγοντες μείωσης του οξέος σε τηγμένη κατάσταση, οι οποίοι μπορούν να μειώσουν και να εξασθενίσουν χρωστικές ή βαφές που είναι σταθερές σε θερμοκρασίες επεξεργασίας.

• Αλκαλικό Ανταλλαγή

Τα μέταλλα αλκαλικών γαιών σε πολυμερή γαλακτώματος PVC ή ορισμένα σταθεροποιημένα πολυπροπυλένια μπορούν να «ανταλλάξουν βάση» με μέταλλα αλκαλικών γαιών σε χρωστικές για να αλλάξουν το χρώμα από μπλε-κόκκινο σε πορτοκαλί.

Το πολυμερές γαλακτώματος PVC είναι μια μέθοδος κατά την οποία το VC πολυμερίζεται με ανάδευση σε υδατικό διάλυμα γαλακτωματοποιητή (όπως δωδεκυλοσουλφονικό νάτριο C12H25SO3Na). Η αντίδραση περιέχει Na+. Προκειμένου να βελτιωθεί η αντίσταση στη θερμότητα και το οξυγόνο του PP, προστίθενται συχνά 1010, DLTDP κ.λπ. Το οξυγόνο, αντιοξειδωτικό 1010 είναι μια αντίδραση μετεστεροποίησης που καταλύεται από 3,5-δι-τριτ-βουτυλ-4-υδροξυπροπιονικό μεθυλεστέρα και πενταερυθριτόλη νατρίου, και το DLTDP παρασκευάζεται με αντίδραση υδατικού διαλύματος Na2S με ακρυλονιτρίλιο Το προπιονιτρίλιο τελικά υδρολύεται και υδρολύεται που λαμβάνεται με εστεροποίηση με λαυρυλική αλκοόλη. Η αντίδραση περιέχει επίσης Na+.

Κατά τη χύτευση και την επεξεργασία πλαστικών προϊόντων, το υπολειμματικό Na+ στην πρώτη ύλη θα αντιδράσει με τη χρωστική ουσία λίμνης που περιέχει μεταλλικά ιόντα όπως το CIPigment Red48:2 (BBC ή 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

• Αντίδραση μεταξύ χρωστικών και αλογονιδίων υδρογόνου (HX)

Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται στους 170°C ή υπό τη δράση του φωτός, το PVC αφαιρεί το HCI για να σχηματίσει έναν συζευγμένο διπλό δεσμό.

Η πολυολεφίνη που περιέχει αλογόνο ή τα έγχρωμα πλαστικά επιβραδυντικά φλόγας είναι επίσης αφυδροαλογονωμένα HX όταν χυτεύονται σε υψηλή θερμοκρασία.

1) Αντίδραση Ultramarine και HX

Η μπλε χρωστική ουσία Ultramarine που χρησιμοποιείται ευρέως στον χρωματισμό πλαστικών ή στην εξάλειψη του κίτρινου φωτός, είναι μια ένωση θείου.

2) Η χρωστική ουσία χαλκού σε σκόνη χρυσού επιταχύνει την οξειδωτική αποσύνθεση των πρώτων υλών PVC

Οι χρωστικές του χαλκού μπορούν να οξειδωθούν σε Cu+ και Cu2+ σε υψηλή θερμοκρασία, γεγονός που θα επιταχύνει την αποσύνθεση του PVC

3) Καταστροφή μεταλλικών ιόντων σε πολυμερή

Ορισμένες χρωστικές έχουν καταστροφική επίδραση στα πολυμερή. Για παράδειγμα, η χρωστική ουσία lake μαγγανίου CIPigmentRed48:4 δεν είναι κατάλληλη για τη χύτευση πλαστικών προϊόντων PP. Ο λόγος είναι ότι τα μεταλλικά ιόντα μαγγανίου μεταβλητής τιμής καταλύουν το υδροϋπεροξείδιο μέσω της μεταφοράς ηλεκτρονίων στη θερμική οξείδωση ή φωτοξείδωση του ΡΡ. Η αποσύνθεση του ΡΡ οδηγεί σε επιταχυνόμενη γήρανση του ΡΡ. Ο εστερικός δεσμός στο πολυανθρακικό είναι εύκολο να υδρολυθεί και να αποσυντεθεί όταν θερμαίνεται, και όταν υπάρχουν μεταλλικά ιόντα στη χρωστική ουσία, είναι ευκολότερο να προωθηθεί η αποσύνθεση. Τα μεταλλικά ιόντα θα προωθήσουν επίσης τη θερμοοξυγονική αποσύνθεση του PVC και άλλων πρώτων υλών και θα προκαλέσουν αλλαγή χρώματος.

Συνοψίζοντας, κατά την παραγωγή πλαστικών προϊόντων, είναι ο πιο εφικτός και αποτελεσματικός τρόπος για να αποφευχθεί η χρήση έγχρωμων χρωστικών που αντιδρούν με τις πρώτες ύλες.

3. Αντίδραση μεταξύ χρωστικών και προσθέτων

1) Η αντίδραση μεταξύ χρωστικών που περιέχουν θείο και προσθέτων

Οι χρωστικές που περιέχουν θείο, όπως το κίτρινο κάδμιο (στερεό διάλυμα CdS και CdSe), δεν είναι κατάλληλες για PVC λόγω κακής αντοχής στα οξέα και δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται με πρόσθετα που περιέχουν μόλυβδο.

2) Αντίδραση ενώσεων που περιέχουν μόλυβδο με σταθεροποιητές που περιέχουν θείο

Η περιεκτικότητα σε μόλυβδο στην κίτρινη χρωστική ουσία χρωμίου ή στο κόκκινο του μολυβδαινίου αντιδρά με αντιοξειδωτικά όπως το θειοστεατικό DSTDP.

3) Αντίδραση μεταξύ χρωστικής και αντιοξειδωτικού

Για πρώτες ύλες με αντιοξειδωτικά, όπως το PP, ορισμένες χρωστικές θα αντιδράσουν επίσης με αντιοξειδωτικά, αποδυναμώνοντας έτσι τη λειτουργία των αντιοξειδωτικών και επιδεινώνοντας τη θερμική σταθερότητα των πρώτων υλών στο οξυγόνο. Για παράδειγμα, τα φαινολικά αντιοξειδωτικά απορροφώνται εύκολα από την αιθάλη ή αντιδρούν μαζί τους για να χάσουν τη δραστηριότητά τους. φαινολικά αντιοξειδωτικά και ιόντα τιτανίου σε λευκά ή ανοιχτόχρωμα πλαστικά προϊόντα σχηματίζουν σύμπλοκα φαινολικών αρωματικών υδρογονανθράκων για να προκαλέσουν κιτρίνισμα των προϊόντων. Επιλέξτε ένα κατάλληλο αντιοξειδωτικό ή προσθέστε βοηθητικά πρόσθετα, όπως άλας ψευδάργυρου κατά του οξέος (στεατικό ψευδάργυρο) ή φωσφορώδες τύπου P2 για να αποτρέψετε τον αποχρωματισμό της λευκής χρωστικής (TiO2).

4) Αντίδραση μεταξύ χρωστικής και σταθεροποιητή φωτός

Η επίδραση των χρωστικών και των σταθεροποιητών φωτός, εκτός από την αντίδραση των χρωστικών που περιέχουν θείο και των σταθεροποιητών φωτός που περιέχουν νικέλιο, όπως περιγράφεται παραπάνω, γενικά μειώνει την αποτελεσματικότητα των σταθεροποιητών φωτός, ειδικά την επίδραση των σταθεροποιητών φωτός παρεμποδισμένης αμίνης και των αζωκίτρινων και κόκκινων χρωστικών. Η επίδραση της σταθερής πτώσης είναι πιο εμφανής και δεν είναι τόσο σταθερή όσο η άχρωμη. Δεν υπάρχει σαφής εξήγηση για αυτό το φαινόμενο.

4. Η αντίδραση μεταξύ των πρόσθετων

Εάν πολλά πρόσθετα χρησιμοποιούνται ακατάλληλα, μπορεί να εμφανιστούν απροσδόκητες αντιδράσεις και το προϊόν θα αλλάξει χρώμα. Για παράδειγμα, το επιβραδυντικό φλόγας Sb2O3 αντιδρά με αντιοξειδωτικό που περιέχει θείο και δημιουργεί Sb2S3: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

Ως εκ τούτου, πρέπει να δίνεται προσοχή στην επιλογή των προσθέτων κατά την εξέταση των συνθέσεων παραγωγής.

5. Βοηθητικά αίτια αυτοοξείδωσης

Η αυτόματη οξείδωση των φαινολικών σταθεροποιητών είναι ένας σημαντικός παράγοντας για την προώθηση του αποχρωματισμού λευκών ή ανοιχτόχρωμων προϊόντων. Αυτός ο αποχρωματισμός συχνά αποκαλείται «ροζ» στις ξένες χώρες.

Συνδυάζεται με προϊόντα οξείδωσης όπως αντιοξειδωτικά BHT (2-6-δι-τριτ-βουτυλ-4-μεθυλφαινόλη) και έχει σχήμα σαν προϊόν αντίδρασης 3,3',5,5'-στιλβενίου κινόνης ανοιχτού κόκκινου χρώματος. Αυτός ο αποχρωματισμός εμφανίζεται μόνο παρουσία οξυγόνου και νερού και απουσία φωτός. Όταν εκτίθεται στο υπεριώδες φως, η ανοιχτοκόκκινη στιλβενική κινόνη αποσυντίθεται γρήγορα σε ένα κίτρινο προϊόν ενός δακτυλίου.

6. Ταυτομερισμός έγχρωμων χρωστικών κάτω από τη δράση του φωτός και της θερμότητας

Ορισμένες έγχρωμες χρωστικές υπόκεινται σε ταυτομερισμό της μοριακής διαμόρφωσης υπό τη δράση του φωτός και της θερμότητας, όπως η χρήση χρωστικών CIPig.R2 (BBC) για αλλαγή από αζωτικό σε τύπο κινόνης, που αλλάζει το αρχικό φαινόμενο σύζευξης και προκαλεί το σχηματισμό συζευγμένων δεσμών . μείωση, με αποτέλεσμα μια αλλαγή χρώματος από ένα σκούρο μπλε-λευκό κόκκινο σε ένα ανοιχτό πορτοκαλοκόκκινο.

Ταυτόχρονα, υπό την κατάλυση του φωτός, αποσυντίθεται με νερό, αλλάζοντας το συνκρυσταλλικό νερό και προκαλώντας ξεθώριασμα.

7. Προκαλείται από ατμοσφαιρικούς ρύπους

Όταν αποθηκεύονται ή χρησιμοποιούνται πλαστικά προϊόντα, ορισμένα αντιδραστικά υλικά, είτε πρώτες ύλες, πρόσθετα ή χρωστικές χρωστικές, θα αντιδράσουν με την υγρασία στην ατμόσφαιρα ή με χημικούς ρύπους όπως οξέα και αλκάλια υπό τη δράση του φωτός και της θερμότητας. Προκαλούνται διάφορες πολύπλοκες χημικές αντιδράσεις, οι οποίες θα οδηγήσουν σε ξεθώριασμα ή αποχρωματισμό με την πάροδο του χρόνου.

Αυτή η κατάσταση μπορεί να αποφευχθεί ή να μετριαστεί με την προσθήκη κατάλληλων θερμικών σταθεροποιητών οξυγόνου, σταθεροποιητών φωτός ή επιλέγοντας πρόσθετα και χρωστικές ουσίες υψηλής ποιότητας για αντοχή στις καιρικές συνθήκες.