Kennis van verpakkingsmateriaal — Wat veroorzaakt de kleurverandering van plastic producten?

• De oxidatieve afbraak van grondstoffen kan verkleuring veroorzaken bij het vormen bij hoge temperatuur;
• Verkleuring van kleurstof bij hoge temperatuur veroorzaakt verkleuring van plastic producten;
• De chemische reactie tussen de kleurstof en grondstoffen of additieven zorgt voor verkleuring;
• De reactie tussen additieven en de automatische oxidatie van additieven zal kleurveranderingen veroorzaken;
• Tautomerisatie van kleurpigmenten onder invloed van licht en warmte zal kleurveranderingen van producten veroorzaken;
• Luchtverontreinigende stoffen kunnen veranderingen in plastic producten veroorzaken.

1. Veroorzaakt door kunststof gieten

1) De oxidatieve afbraak van grondstoffen kan verkleuring veroorzaken bij het vormen bij hoge temperatuur

Wanneer de verwarmingsring of verwarmingsplaat van de verwerkingsapparatuur voor het vormen van kunststof altijd in een verwarmingstoestand verkeert vanwege onbeheersbaarheid, is het gemakkelijk om de lokale temperatuur te hoog te maken, waardoor de grondstof bij hoge temperatuur oxideert en ontbindt.Voor warmtegevoelige kunststoffen, zoals PVC, is het gemakkelijker om wanneer dit fenomeen optreedt, wanneer het ernstig is, het zal verbranden en geel of zelfs zwart worden, vergezeld van een grote hoeveelheid laagmoleculaire vluchtige stoffen die overstromen.

Deze afbraak omvat reacties zoalsdepolymerisatie, willekeurige ketensplitsing, verwijdering van zijgroepen en stoffen met een laag molecuulgewicht.

• depolymerisatie

De splitsingsreactie vindt plaats op de laatste kettingschakel, waardoor de kettingschakel één voor één valt en het gegenereerde monomeer snel vervluchtigt.Op dit moment verandert het molecuulgewicht heel langzaam, net als het omgekeerde proces van ketenpolymerisatie.Zoals de thermische depolymerisatie van methylmethacrylaat.

• Willekeurige kettingsplitsing (degradatie)

Ook wel bekend als random breaks of random broken chains.Onder invloed van mechanische kracht, hoogenergetische straling, ultrasone golven of chemische reagentia breekt de polymeerketen zonder vast punt om een ​​polymeer met een laag molecuulgewicht te produceren.Het is een van de manieren van polymeerafbraak.Wanneer de polymeerketen willekeurig wordt afgebroken, daalt het molecuulgewicht snel en is het gewichtsverlies van het polymeer erg klein.Zo is het afbraakmechanisme van polyethyleen, polyeen en polystyreen voornamelijk willekeurige afbraak.

Wanneer polymeren zoals PE bij hoge temperaturen worden gevormd, kan elke positie van de hoofdketen worden verbroken en daalt het molecuulgewicht snel, maar de monomeeropbrengst is erg klein.Dit type reactie wordt willekeurige ketensplitsing genoemd, soms afbraak genoemd, polyethyleen. De vrije radicalen die worden gevormd na ketensplitsing zijn zeer actief, omgeven door meer secundaire waterstof, vatbaar voor ketenoverdrachtsreacties, en er worden bijna geen monomeren geproduceerd.

• Verwijdering van substituenten

PVC, PVAc, enz. kunnen bij verhitting een substituentverwijderingsreactie ondergaan, dus er verschijnt vaak een plateau op de thermogravimetrische curve.Wanneer polyvinylchloride, polyvinylacetaat, polyacrylonitril, polyvinylfluoride, enz. worden verwarmd, zullen de substituenten worden verwijderd.Als we polyvinylchloride (PVC) als voorbeeld nemen, wordt PVC verwerkt bij een temperatuur onder de 180~200°C, maar bij een lagere temperatuur (zoals 100~120°C) begint het te dehydrogeneren (HCl) en verliest het HCl zeer snel. snel rond de 200°C.Daarom heeft het polymeer tijdens de verwerking (180-200°C) de neiging donkerder van kleur en minder sterk te worden.

Vrij HCl heeft een katalytisch effect op dehydrochlorering en metaalchloriden, zoals ijzerchloride gevormd door de werking van waterstofchloride en verwerkingsapparatuur, bevorderen de katalyse.

Een paar procent zuurabsorberende middelen, zoals bariumstearaat, organotin, loodverbindingen, enz., moeten tijdens de thermische verwerking aan PVC worden toegevoegd om de stabiliteit te verbeteren.

Wanneer de communicatiekabel wordt gebruikt om de communicatiekabel te kleuren, zal, als de polyolefinelaag op de koperdraad niet stabiel is, groen kopercarboxylaat worden gevormd op de polymeer-koperinterface.Deze reacties bevorderen de diffusie van koper in het polymeer, waardoor de katalytische oxidatie van koper wordt versneld.

Om de oxidatieve afbraaksnelheid van polyolefinen te verminderen, worden daarom vaak fenolische of aromatische amine-antioxidanten (AH) toegevoegd om de bovenstaande reactie te beëindigen en inactieve vrije radicalen te vormen. A·: ROO·+AH-→ROOH+A·

• Oxidatieve afbraak

Polymeerproducten die aan de lucht worden blootgesteld, absorberen zuurstof en ondergaan oxidatie om hydroperoxiden te vormen, ontleden verder om actieve centra te genereren, vormen vrije radicalen en ondergaan vervolgens kettingreacties van vrije radicalen (dwz auto-oxidatieproces).Polymeren worden tijdens verwerking en gebruik blootgesteld aan zuurstof in de lucht en bij verhitting wordt de oxidatieve afbraak versneld.

De thermische oxidatie van polyolefinen behoort tot het vrije radicalen kettingreactiemechanisme, dat autokatalytisch gedrag vertoont en kan worden onderverdeeld in drie stappen: initiatie, groei en beëindiging.

De ketensplitsing veroorzaakt door de hydroperoxidegroep leidt tot een afname van het molecuulgewicht en de belangrijkste producten van de splitsing zijn alcoholen, aldehyden en ketonen, die uiteindelijk worden geoxideerd tot carbonzuren.Carbonzuren spelen een grote rol bij de katalytische oxidatie van metalen.Oxidatieve afbraak is de belangrijkste reden voor de achteruitgang van de fysische en mechanische eigenschappen van polymeerproducten.Oxidatieve afbraak varieert met de moleculaire structuur van het polymeer.De aanwezigheid van zuurstof kan ook de schade van licht, warmte, straling en mechanische kracht op polymeren versterken, waardoor complexere afbraakreacties ontstaan.Antioxidanten worden aan polymeren toegevoegd om oxidatieve afbraak te vertragen.

2) Wanneer het plastic wordt verwerkt en gevormd, ontleedt de kleurstof, vervaagt en verandert van kleur omdat het niet bestand is tegen hoge temperaturen

De pigmenten of kleurstoffen die worden gebruikt voor het kleuren van plastic hebben een temperatuurlimiet.Wanneer deze grenstemperatuur is bereikt, zullen de pigmenten of kleurstoffen chemische veranderingen ondergaan om verschillende verbindingen met een lager molecuulgewicht te produceren, en hun reactieformules zijn relatief complex;verschillende pigmenten hebben verschillende reacties.En producten, de temperatuurbestendigheid van verschillende pigmenten kan worden getest door analytische methoden zoals gewichtsverlies.

2. Kleurstoffen reageren met grondstoffen

De reactie tussen kleurstoffen en grondstoffen komt vooral tot uiting in de verwerking van bepaalde pigmenten of kleurstoffen en grondstoffen.Deze chemische reacties zullen leiden tot kleurveranderingen en degradatie van polymeren, waardoor de eigenschappen van kunststofproducten veranderen.

• Reductie Reactie

Bepaalde hoge polymeren, zoals nylon en aminoplasten, zijn sterke zuurreducerende middelen in gesmolten toestand, die pigmenten of kleurstoffen die stabiel zijn bij verwerkingstemperaturen kunnen verminderen en vervagen.

• Alkalische uitwisseling

Aardalkalimetalen in PVC-emulsiepolymeren of bepaalde gestabiliseerde polypropylenen kunnen "bases uitwisselen" met aardalkalimetalen in kleurstoffen om de kleur te veranderen van blauwrood in oranje.

PVC-emulsiepolymeer is een methode waarbij VC wordt gepolymeriseerd door roeren in een emulgator (zoals natriumdodecylsulfonaat C12H25SO3Na) waterige oplossing.De reactie bevat Na+;om de hitte- en zuurstofbestendigheid van PP te verbeteren, worden vaak 1010, DLTDP, etc. toegevoegd.Zuurstof, antioxidant 1010 is een omesteringsreactie die wordt gekatalyseerd door 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxypropionaatmethylester en natriumpentaerythritol, en DLTDP wordt bereid door Na2S-oplossing in water te laten reageren met acrylonitril. Propionitril wordt gehydrolyseerd om thiodipropionzuur te genereren, en ten slotte verkregen door verestering met laurylalcohol.De reactie bevat ook Na+.

Tijdens het gieten en verwerken van kunststofproducten zal het achtergebleven Na+ in de grondstof reageren met het lakpigment dat metaalionen bevat, zoals CIPigment Red48:2 (BBC of 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

• Reactie tussen pigmenten en waterstofhalogeniden (HX)

Wanneer de temperatuur stijgt tot 170°C of onder invloed van licht, verwijdert PVC HCI om een ​​geconjugeerde dubbele binding te vormen.

Halogeenhoudend vlamvertragend polyolefine of gekleurde vlamvertragende kunststofproducten zijn ook gedehydrohalogeneerd HX wanneer ze bij hoge temperatuur worden gevormd.

1) Ultramarijn en HX-reactie

Ultramarijnblauw pigment dat veel wordt gebruikt bij het kleuren van plastic of het elimineren van geel licht, is een zwavelverbinding.

2) Koper-goudpoederpigment versnelt de oxidatieve afbraak van PVC-grondstoffen

Koperpigmenten kunnen bij hoge temperatuur worden geoxideerd tot Cu+ en Cu2+, wat de afbraak van PVC versnelt

3) Vernietiging van metaalionen op polymeren

Sommige pigmenten hebben een vernietigend effect op polymeren.Het mangaanlakpigment CIPigmentRed48:4 is bijvoorbeeld niet geschikt voor het vormen van PP-kunststofproducten.De reden is dat metaalmangaanionen met een variabele prijs hydroperoxide katalyseren door de overdracht van elektronen bij de thermische oxidatie of foto-oxidatie van PP.De afbraak van PP leidt tot versnelde veroudering van PP;de esterbinding in polycarbonaat is gemakkelijk te hydrolyseren en ontleed bij verhitting, en als er eenmaal metaalionen in het pigment zijn, is het gemakkelijker om de ontleding te bevorderen;metaalionen zullen ook de thermo-zuurstofafbraak van PVC en andere grondstoffen bevorderen en een kleurverandering veroorzaken.

Kortom, bij het produceren van plastic producten is het de meest haalbare en effectieve manier om het gebruik van kleurpigmenten die reageren met grondstoffen te vermijden.

3. Reactie tussen kleurstoffen en additieven

1) De reactie tussen zwavelhoudende pigmenten en additieven

Zwavelhoudende pigmenten, zoals cadmiumgeel (vaste oplossing van CdS en CdSe), zijn vanwege de slechte zuurbestendigheid niet geschikt voor PVC en mogen niet worden gebruikt met loodhoudende additieven.

2) Reactie van loodhoudende verbindingen met zwavelhoudende stabilisatoren

Het loodgehalte in chroomgeel pigment of molybdeenrood reageert met antioxidanten zoals thiodistearaat DSTDP.

3) Reactie tussen pigment en antioxidant

Voor grondstoffen met antioxidanten, zoals PP, zullen sommige pigmenten ook reageren met antioxidanten, waardoor de functie van antioxidanten verzwakt en de thermische zuurstofstabiliteit van grondstoffen verslechtert.Fenolische antioxidanten worden bijvoorbeeld gemakkelijk geabsorbeerd door carbon black of reageren ermee om hun activiteit te verliezen;fenolische antioxidanten en titaniumionen in witte of lichtgekleurde plastic producten vormen fenolische aromatische koolwaterstofcomplexen om vergeling van producten te veroorzaken.Kies een geschikte antioxidant of voeg hulpadditieven toe, zoals anti-zuur zinkzout (zinkstearaat) of P2-type fosfiet om verkleuring van wit pigment (TiO2) te voorkomen.

4) Reactie tussen pigment en lichtstabilisator

Het effect van pigmenten en lichtstabilisatoren, behalve de reactie van zwavelbevattende pigmenten en nikkelbevattende lichtstabilisatoren zoals hierboven beschreven, vermindert in het algemeen de effectiviteit van lichtstabilisatoren, in het bijzonder het effect van gehinderde amine-lichtstabilisatoren en azogele en rode pigmenten.Het effect van stabiele achteruitgang is duidelijker en niet zo stabiel als ongekleurd.Er is geen eenduidige verklaring voor dit fenomeen.

4. De reactie tussen additieven

Als veel additieven verkeerd worden gebruikt, kunnen er onverwachte reacties optreden en zal het product van kleur veranderen.Vlamvertrager Sb2O3 reageert bijvoorbeeld met zwavelhoudend antioxidant om Sb2S3 te genereren: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

Daarom moet voorzichtigheid worden betracht bij de selectie van additieven bij het overwegen van productieformuleringen.

5. Hulpoorzaken van auto-oxidatie

De automatische oxidatie van fenolische stabilisatoren is een belangrijke factor om de verkleuring van witte of lichtgekleurde producten te bevorderen.Deze verkleuring wordt in het buitenland vaak "Pinking" genoemd.

Het wordt gekoppeld door oxidatieproducten zoals BHT-antioxidanten (2-6-di-tert-butyl-4-methylfenol), en heeft de vorm van 3,3′,5,5′-stilbeenchinon lichtrood reactieproduct. Deze verkleuring treedt op alleen in aanwezigheid van zuurstof en water en in afwezigheid van licht.Bij blootstelling aan ultraviolet licht valt het lichtrode stilbeenchinon snel uiteen in een geel enkelringsproduct.

6. Tautomerisatie van gekleurde pigmenten onder invloed van licht en warmte

Sommige gekleurde pigmenten ondergaan tautomerisatie van moleculaire configuratie onder invloed van licht en warmte, zoals het gebruik van CIPig.R2 (BBC) -pigmenten om van azotype naar chinontype te veranderen, wat het oorspronkelijke conjugatie-effect verandert en de vorming van geconjugeerde bindingen veroorzaakt .afnemen, wat resulteert in een kleurverandering van donkerblauw-gloeiend rood naar licht oranjerood.

Tegelijkertijd, onder de katalyse van licht, ontleedt het met water, waarbij het co-kristalwater verandert en vervaging veroorzaakt.

7. Veroorzaakt door luchtverontreinigende stoffen

Wanneer plastic producten worden opgeslagen of gebruikt, zullen sommige reactieve materialen, of het nu gaat om grondstoffen, additieven of kleurpigmenten, reageren met vocht in de atmosfeer of chemische verontreinigende stoffen zoals zuren en basen onder invloed van licht en warmte.Er worden verschillende complexe chemische reacties veroorzaakt, die na verloop van tijd zullen leiden tot vervaging of verkleuring.

Deze situatie kan worden vermeden of verlicht door geschikte thermische zuurstofstabilisatoren, lichtstabilisatoren toe te voegen of hoogwaardige weerbestendige additieven en pigmenten te selecteren.