Viden om emballagemateriale — hvad forårsager farveændringen på plastprodukter?

• Den oxidative nedbrydning af råmaterialer kan forårsage misfarvning ved støbning ved høj temperatur;
• Misfarvning af farvestof ved høj temperatur vil forårsage misfarvning af plastprodukter;
• Den kemiske reaktion mellem farvestoffet og råmaterialer eller tilsætningsstoffer vil forårsage misfarvning;
• Reaktionen mellem additiver og den automatiske oxidation af additiver vil forårsage farveændringer;
• Tautomerisering af farvepigmenter under påvirkning af lys og varme vil forårsage farveændringer af produkter;
• Luftforurenende stoffer kan forårsage ændringer i plastprodukter.

1. Forårsaget af plaststøbning

1) Den oxidative nedbrydning af råmaterialer kan forårsage misfarvning ved støbning ved høj temperatur

Når varmeringen eller varmepladen i plaststøbningsbehandlingsudstyret altid er i opvarmningstilstand på grund af ude af kontrol, er det let at få den lokale temperatur til at være for høj, hvilket får råmaterialet til at oxidere og nedbrydes ved høj temperatur. For disse varmefølsomme plastik, såsom PVC, er det lettere at Når dette fænomen opstår, når det er alvorligt, vil det brænde og blive gult, eller endda sort, ledsaget af en stor mængde lavmolekylære flygtige stoffer, der flyder over.

Denne nedbrydning omfatter reaktioner som f.eksdepolymerisation, tilfældig kædespaltning, fjernelse af sidegrupper og stoffer med lav molekylvægt.

• Depolymerisation

Spaltningsreaktionen sker på det terminale kædeled, hvilket får kædeleddet til at falde af en efter en, og den genererede monomer fordampes hurtigt. På dette tidspunkt ændres molekylvægten meget langsomt, ligesom den omvendte proces med kædepolymerisation. Såsom termisk depolymerisation af methylmethacrylat.

• Tilfældig kædeskæring (nedbrydning)

Også kendt som tilfældige brud eller tilfældige knækkede kæder. Under påvirkning af mekanisk kraft, højenergistråling, ultralydsbølger eller kemiske reagenser knækker polymerkæden uden et fast punkt for at producere en polymer med lav molekylvægt. Det er en af ​​måderne til polymernedbrydning. Når polymerkæden nedbrydes tilfældigt, falder molekylvægten hurtigt, og vægttabet af polymeren er meget lille. For eksempel er nedbrydningsmekanismen for polyethylen, polyen og polystyren hovedsageligt tilfældig nedbrydning.

Når polymerer såsom PE støbes ved høje temperaturer, kan enhver position i hovedkæden brydes, og molekylvægten falder hurtigt, men monomerudbyttet er meget lille. Denne type reaktion kaldes tilfældig kædespaltning, nogle gange kaldet nedbrydning, polyethylen. De frie radikaler, der dannes efter kædespaltning, er meget aktive, omgivet af mere sekundært brint, tilbøjelige til kædeoverførselsreaktioner, og der produceres næsten ingen monomerer.

• Fjernelse af substituenter

PVC, PVAc osv. kan undergå en substituentfjernelsesreaktion, når de opvarmes, så der opstår ofte et plateau på den termogravimetriske kurve. Når polyvinylchlorid, polyvinylacetat, polyacrylonitril, polyvinylfluorid osv. opvarmes, vil substituenterne blive fjernet. Tager man polyvinylchlorid (PVC) som et eksempel, behandles PVC ved en temperatur under 180~200°C, men ved en lavere temperatur (såsom 100~120°C) begynder det at dehydrogenere (HCl) og taber HCl meget hurtigt ved omkring 200°C. Derfor har polymeren under forarbejdning (180-200°C) en tendens til at blive mørkere i farven og lavere i styrke.

Frit HCl har en katalytisk virkning på dehydrochlorering, og metalchlorider, såsom ferrichlorid dannet ved virkningen af ​​hydrogenchlorid og procesudstyr, fremmer katalyse.

Nogle få procent af syreabsorberende stoffer, såsom bariumstearat, organotin, blyforbindelser osv., skal tilsættes PVC under termisk behandling for at forbedre dets stabilitet.

Når kommunikationskablet bruges til at farve kommunikationskablet, hvis polyolefinlaget på kobbertråden ikke er stabilt, vil der dannes grønt kobbercarboxylat på polymer-kobber-grænsefladen. Disse reaktioner fremmer diffusionen af ​​kobber ind i polymeren, hvilket accelererer den katalytiske oxidation af kobber.

For at reducere den oxidative nedbrydningshastighed af polyolefiner tilsættes derfor ofte phenoliske eller aromatiske aminantioxidanter (AH) for at afslutte ovenstående reaktion og danne inaktive frie radikaler A·: ROO·+AH-→ROOH+A·

• Oxidativ nedbrydning

Polymerprodukter, der udsættes for luften, absorberer ilt og undergår oxidation for at danne hydroperoxider, nedbrydes yderligere for at generere aktive centre, danner frie radikaler og gennemgår derefter frie radikaler kædereaktioner (dvs. autooxidationsproces). Polymerer udsættes for ilt i luften under forarbejdning og brug, og ved opvarmning accelereres den oxidative nedbrydning.

Den termiske oxidation af polyolefiner hører til kædereaktionsmekanismen for frie radikaler, som har autokatalytisk adfærd og kan opdeles i tre trin: initiering, vækst og terminering.

Kædespaltning forårsaget af hydroperoxidgruppen fører til et fald i molekylvægten, og hovedprodukterne af spaltningen er alkoholer, aldehyder og ketoner, som til sidst oxideres til carboxylsyrer. Carboxylsyrer spiller en stor rolle i den katalytiske oxidation af metaller. Oxidativ nedbrydning er hovedårsagen til forringelsen af ​​polymerprodukters fysiske og mekaniske egenskaber. Oxidativ nedbrydning varierer med polymerens molekylære struktur. Tilstedeværelsen af ​​oxygen kan også intensivere skaden af ​​lys, varme, stråling og mekanisk kraft på polymerer, hvilket forårsager mere komplekse nedbrydningsreaktioner. Antioxidanter tilsættes polymerer for at bremse oxidativ nedbrydning.

2) Når plasten forarbejdes og støbes, nedbrydes farvestoffet, falmer og ændrer farve på grund af dets manglende evne til at modstå høje temperaturer

De pigmenter eller farvestoffer, der bruges til plastfarvning, har en temperaturgrænse. Når denne grænsetemperatur er nået, vil pigmenterne eller farvestofferne undergå kemiske ændringer for at producere forskellige forbindelser med lavere molekylvægt, og deres reaktionsformler er relativt komplekse; forskellige pigmenter har forskellige reaktioner. Og produkter, temperaturbestandigheden af ​​forskellige pigmenter kan testes ved analytiske metoder såsom vægttab.

2. Farvestoffer reagerer med råmaterialer

Reaktionen mellem farvestoffer og råmaterialer manifesteres hovedsageligt i behandlingen af ​​visse pigmenter eller farvestoffer og råmaterialer. Disse kemiske reaktioner vil føre til ændringer i farvetone og nedbrydning af polymerer, og derved ændre plastprodukters egenskaber.

• Reduktionsreaktion

Visse højpolymerer, såsom nylon og aminoplaster, er stærke syrereduktionsmidler i smeltet tilstand, som kan reducere og falme pigmenter eller farvestoffer, der er stabile ved forarbejdningstemperaturer.

• Alkalisk udveksling

Jordalkalimetaller i PVC-emulsionspolymerer eller visse stabiliserede polypropylener kan "baseudveksle" med jordalkalimetaller i farvestoffer for at ændre farven fra blå-rød til orange.

PVC-emulsionspolymer er en metode, hvor VC polymeriseres ved omrøring i en emulgator (såsom natriumdodecylsulfonat C12H25SO3Na) vandig opløsning. Reaktionen indeholder Na+; for at forbedre varme- og iltmodstanden af ​​PP tilføjes ofte 1010, DLTDP osv. Oxygen, antioxidant 1010 er en transesterificeringsreaktion katalyseret af 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxypropionatmethylester og natriumpentaerythritol, og DLTDP fremstilles ved at omsætte Na2S vandig opløsning med acrylonitril. Propionitril hydrolyseres for at danne syre, thiodipropionsyre opnået ved esterificering med laurylalkohol. Reaktionen indeholder også Na+.

Under støbning og forarbejdning af plastprodukter vil det resterende Na+ i råmaterialet reagere med søpigmentet indeholdende metalioner såsom CIPigment Red48:2 (BBC eller 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

• Reaktion mellem pigmenter og hydrogenhalogenider (HX)

Når temperaturen stiger til 170°C eller under påvirkning af lys, fjerner PVC HCI for at danne en konjugeret dobbeltbinding.

Halogenholdige flammehæmmende polyolefin eller farvede flammehæmmende plastprodukter er også dehydrohalogenerede HX, når de støbes ved høj temperatur.

1) Ultramarin og HX reaktion

Ultramarinblåt pigment, der er meget udbredt i plastfarvning eller eliminering af gult lys, er en svovlforbindelse.

2) Kobberguldpulverpigment fremskynder den oxidative nedbrydning af PVC-råmaterialer

Kobberpigmenter kan oxideres til Cu+ og Cu2+ ved høj temperatur, hvilket vil fremskynde nedbrydningen af ​​PVC

3) Destruktion af metalioner på polymerer

Nogle pigmenter har en ødelæggende virkning på polymerer. For eksempel er mangansøpigmentet CIPigmentRed48:4 ikke egnet til støbning af PP-plastprodukter. Årsagen er, at metalmanganioner med variabel pris katalyserer hydroperoxid gennem overførsel af elektroner i den termiske oxidation eller fotooxidation af PP. Nedbrydningen af ​​PP fører til den accelererede ældning af PP; esterbindingen i polycarbonat er let at hydrolyseres og nedbrydes ved opvarmning, og når der først er metalioner i pigmentet, er det lettere at fremme nedbrydningen; metalioner vil også fremme termo-ilt-nedbrydningen af ​​PVC og andre råmaterialer og forårsage en farveændring.

For at opsummere, når man producerer plastprodukter, er det den mest gennemførlige og effektive måde at undgå brugen af ​​farvede pigmenter, der reagerer med råmaterialer.

3. Reaktion mellem farvestoffer og tilsætningsstoffer

1) Reaktionen mellem svovlholdige pigmenter og tilsætningsstoffer

Svovlholdige pigmenter, såsom cadmiumgul (fast opløsning af CdS og CdSe), er ikke egnede til PVC på grund af dårlig syreresistens, og bør ikke anvendes sammen med blyholdige tilsætningsstoffer.

2) Reaktion af blyholdige forbindelser med svovlholdige stabilisatorer

Blyindholdet i kromgult pigment eller molybdænrød reagerer med antioxidanter som thiodistearat DSTDP.

3) Reaktion mellem pigment og antioxidant

For råvarer med antioxidanter, såsom PP, vil nogle pigmenter også reagere med antioxidanter og dermed svække antioxidanters funktion og forringe råmaterialernes termiske iltstabilitet. For eksempel absorberes phenoliske antioxidanter let af kønrøg eller reagerer med dem for at miste deres aktivitet; phenoliske antioxidanter og titaniumioner i hvide eller lyse plastprodukter danner phenoliske aromatiske kulbrintekomplekser for at forårsage gulning af produkter. Vælg en passende antioxidant eller tilføj hjælpeadditiver, såsom anti-syre zinksalt (zinkstearat) eller P2 type phosphit for at forhindre misfarvning af hvidt pigment (TiO2).

4) Reaktion mellem pigment og lysstabilisator

Virkningen af ​​pigmenter og lysstabilisatorer, bortset fra reaktionen af ​​svovlholdige pigmenter og nikkelholdige lysstabilisatorer som beskrevet ovenfor, reducerer generelt effektiviteten af ​​lysstabilisatorer, især effekten af ​​hindrede aminlysstabilisatorer og azogule og røde pigmenter. Effekten af ​​stabil tilbagegang er mere tydelig, og den er ikke så stabil som ufarvet. Der er ingen sikker forklaring på dette fænomen.

4. Reaktionen mellem tilsætningsstoffer

Hvis mange tilsætningsstoffer bruges forkert, kan der opstå uventede reaktioner, og produktet vil ændre farve. For eksempel reagerer flammehæmmer Sb2O3 med svovlholdig antioxidant for at generere Sb2S3: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

Derfor skal der udvises omhu ved valg af tilsætningsstoffer, når man overvejer produktionsformuleringer.

5. Hjælpeautooxidationsårsager

Den automatiske oxidation af phenoliske stabilisatorer er en vigtig faktor for at fremme misfarvningen af ​​hvide eller lyse produkter. Denne misfarvning kaldes ofte "Pinking" i fremmede lande.

Det er koblet af oxidationsprodukter såsom BHT-antioxidanter (2-6-di-tert-butyl-4-methylphenol), og er formet som 3,3',5,5'-stilbenquinon lyserødt reaktionsprodukt. Denne misfarvning forekommer kun i nærvær af ilt og vand og i fravær af lys. Når den udsættes for ultraviolet lys, nedbrydes den lyserøde stilbenquinon hurtigt til et gult enkeltringsprodukt.

6. Tautomerisering af farvede pigmenter under påvirkning af lys og varme

Nogle farvede pigmenter gennemgår tautomerisering af molekylær konfiguration under påvirkning af lys og varme, såsom brugen af ​​CIPig.R2 (BBC) pigmenter til at skifte fra azotype til quinontype, hvilket ændrer den oprindelige konjugationseffekt og forårsager dannelsen af ​​konjugerede bindinger . fald, hvilket resulterer i en farveændring fra en mørk blåglødende rød til en lys orangerød.

På samme tid, under katalyse af lys, nedbrydes det med vand, hvilket ændrer co-krystalvandet og forårsager falmning.

7. Forårsaget af luftforurenende stoffer

Når plastprodukter opbevares eller bruges, vil nogle reaktive materialer, hvad enten det er råmaterialer, additiver eller farvepigmenter, reagere med fugt i atmosfæren eller kemiske forurenende stoffer såsom syrer og baser under påvirkning af lys og varme. Forskellige komplekse kemiske reaktioner forårsages, som vil føre til falmning eller misfarvning over tid.

Denne situation kan undgås eller afhjælpes ved at tilføje egnede termiske iltstabilisatorer, lysstabilisatorer eller ved at vælge vejrbestandige additiver og pigmenter af høj kvalitet.