Coneixement del material d'embalatge: què causa el canvi de color dels productes plàstics?

• La degradació oxidativa de les matèries primeres pot causar decoloració quan es modela a alta temperatura;
• La decoloració del colorant a alta temperatura provocarà la decoloració dels productes plàstics;
• La reacció química entre el colorant i les matèries primeres o additius provocarà decoloració;
• La reacció entre additius i l'oxidació automàtica dels additius provocarà canvis de color;
• La tautomerització dels pigments colorants sota l'acció de la llum i la calor provocarà canvis de color dels productes;
• Els contaminants de l'aire poden provocar canvis en els productes plàstics.

1. Causat per l'emmotllament de plàstic

1) La degradació oxidativa de les matèries primeres pot causar decoloració quan es modela a alta temperatura

Quan l'anell de calefacció o la placa de calefacció de l'equip de processament d'emmotllament de plàstic està sempre en estat de calefacció a causa d'un descontrol, és fàcil fer que la temperatura local sigui massa alta, cosa que fa que la matèria primera s'oxidi i es descompongui a alta temperatura. Per a aquells plàstics sensibles a la calor, com el PVC, és més fàcil. Quan es produeix aquest fenomen, quan és greu, es cremarà i es tornarà groc, o fins i tot negre, acompanyat d'una gran quantitat de volàtils de baix molecular desbordament.

Aquesta degradació inclou reaccions com aradespolimerització, escissió aleatòria de la cadena, eliminació de grups laterals i substàncies de baix pes molecular.

• Despolimerització

La reacció d'escissió es produeix a l'enllaç de la cadena terminal, fent que l'enllaç de la cadena caigui un a un i el monòmer generat es volatilitzi ràpidament. En aquest moment, el pes molecular canvia molt lentament, igual que el procés invers de polimerització en cadena. Com la despolimerització tèrmica del metacrilat de metil.

• Cissió de cadena aleatòria (degradació)

També es coneix com a trencaments aleatoris o cadenes trencades aleatòries. Sota l'acció de la força mecànica, la radiació d'alta energia, les ones ultrasòniques o els reactius químics, la cadena del polímer es trenca sense un punt fix per produir un polímer de baix pes molecular. És una de les vies de degradació del polímer. Quan la cadena del polímer es degrada aleatòriament, el pes molecular cau ràpidament i la pèrdua de pes del polímer és molt petita. Per exemple, el mecanisme de degradació del polietilè, poliè i poliestirè és principalment una degradació aleatòria.

Quan es modelen polímers com el PE a altes temperatures, qualsevol posició de la cadena principal es pot trencar i el pes molecular cau ràpidament, però el rendiment del monòmer és molt petit. Aquest tipus de reacció s'anomena escissió en cadena aleatòria, de vegades anomenada degradació, polietilè Els radicals lliures formats després de la escissió en cadena són molt actius, envoltats d'hidrogen més secundari, propensos a reaccions de transferència en cadena i gairebé no es produeixen monòmers.

• Eliminació de substituents

El PVC, el PVAc, etc. poden experimentar una reacció d'eliminació de substituents quan s'escalfa, de manera que sovint apareix un altiplà a la corba termogravimètrica. Quan s'escalfen el clorur de polivinil, l'acetat de polivinil, el poliacrilonitril, el fluorur de polivinil, etc., s'eliminaran els substituents. Prenent com a exemple el clorur de polivinil (PVC), el PVC es processa a una temperatura inferior a 180 ~ 200 °C, però a una temperatura més baixa (com ara 100 ~ 120 °C), comença a deshidrogenar-se (HCl) i perd HCl molt. ràpidament a uns 200 °C. Per tant, durant el processament (180-200 °C), el polímer tendeix a esdevenir de color més fosc i de menor resistència.

L'HCl lliure té un efecte catalític sobre la deshidrocloració i els clorurs metàl·lics, com el clorur fèrric format per l'acció del clorur d'hidrogen i els equips de processament, afavoreixen la catàlisi.

Durant el processament tèrmic s'han d'afegir al PVC un percentatge d'absorbents àcids, com ara estearat de bari, organoestany, compostos de plom, etc. per millorar-ne l'estabilitat.

Quan s'utilitza el cable de comunicació per acolorir el cable de comunicació, si la capa de poliolefina del cable de coure no és estable, es formarà carboxilat de coure verd a la interfície polímer-coure. Aquestes reaccions afavoreixen la difusió del coure al polímer, accelerant l'oxidació catalítica del coure.

Per tant, per tal de reduir la taxa de degradació oxidativa de les poliolefines, sovint s'afegeixen antioxidants d'amina fenòlica o aromàtica (AH) per acabar la reacció anterior i formar radicals lliures inactius A·: ROO·+AH-→ROOH+A·

• Degradació oxidativa

Els productes polimèrics exposats a l'aire absorbeixen oxigen i s'oxiden per formar hidroperòxids, es descomponen encara més per generar centres actius, formen radicals lliures i després experimenten reaccions en cadena de radicals lliures (és a dir, procés d'autooxidació). Els polímers estan exposats a l'oxigen de l'aire durant el processament i l'ús, i quan s'escalfen, la degradació oxidativa s'accelera.

L'oxidació tèrmica de les poliolefines pertany al mecanisme de reacció en cadena dels radicals lliures, que té un comportament autocatalític i es pot dividir en tres etapes: iniciació, creixement i terminació.

La escissió de la cadena provocada pel grup hidroperòxid condueix a una disminució del pes molecular, i els principals productes de la cissió són alcohols, aldehids i cetones, que finalment s'oxiden a àcids carboxílics. Els àcids carboxílics tenen un paper important en l'oxidació catalítica dels metalls. La degradació oxidativa és el principal motiu del deteriorament de les propietats físiques i mecàniques dels productes polimèrics. La degradació oxidativa varia amb l'estructura molecular del polímer. La presència d'oxigen també pot intensificar el dany de la llum, la calor, la radiació i la força mecànica sobre els polímers, provocant reaccions de degradació més complexes. S'afegeixen antioxidants als polímers per frenar la degradació oxidativa.

2) Quan el plàstic es processa i modela, el colorant es descompon, s'esvaeix i canvia de color a causa de la seva incapacitat per suportar altes temperatures

Els pigments o colorants utilitzats per a la coloració plàstica tenen un límit de temperatura. Quan s'assoleix aquesta temperatura límit, els pigments o colorants experimentaran canvis químics per produir diversos compostos de menor pes molecular, i les seves fórmules de reacció són relativament complexes; diferents pigments tenen diferents reaccions. I els productes, la resistència a la temperatura de diferents pigments es pot provar mitjançant mètodes analítics com ara la pèrdua de pes.

2. Els colorants reaccionen amb les matèries primeres

La reacció entre colorants i matèries primeres es manifesta principalment en el processament de determinats pigments o tints i matèries primeres. Aquestes reaccions químiques provocaran canvis en la tonalitat i la degradació dels polímers, canviant així les propietats dels productes plàstics.

• Reacció de reducció

Determinats polímers alts, com el niló i els aminoplasts, són agents reductors d'àcids forts en estat fos, que poden reduir i esvair pigments o tints que són estables a temperatures de processament.

• Intercanvi alcalí

Els metalls alcalinotèrres en polímers d'emulsió de PVC o certs polipropilès estabilitzats poden "intercanviar bases" amb metalls alcalinotèrres en colorants per canviar el color de blau-vermell a taronja.

El polímer d'emulsió de PVC és un mètode en què el VC es polimeritza agitant en una solució aquosa emulsionant (com ara dodecilsulfonat de sodi C12H25SO3Na). La reacció conté Na+; per tal de millorar la resistència a la calor i l'oxigen de PP, s'hi afegeix sovint 1010, DLTDP, etc. L'oxigen, l'antioxidant 1010 és una reacció de transesterificació catalitzada per l'èster metílic de 3,5-di-terc-butil-4-hidroxipropionat i el pentaeritritol sòdic, i el DLTDP es prepara fent reaccionar una solució aquosa de Na2S amb acrilonitril El propionitril s'hidrolitza per generar àcid tiodipropiònic i finalment. obtingut per esterificació amb alcohol laurílic. La reacció també conté Na+.

Durant l'emmotllament i el processament de productes plàstics, el Na+ residual de la matèria primera reaccionarà amb el pigment del llac que conté ions metàl·lics com ara CIPigment Red48:2 (BBC o 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

• Reacció entre pigments i halogenurs d'hidrogen (HX)

Quan la temperatura puja a 170 °C o sota l'acció de la llum, el PVC elimina l'HCl per formar un doble enllaç conjugat.

La poliolefina ignífuga que contenen halògens o els productes plàstics ignífugs de colors també són HX deshidrohalogenats quan es modelen a alta temperatura.

1) Reacció ultramar i HX

El pigment blau ultramar molt utilitzat en la coloració de plàstics o l'eliminació de la llum groga, és un compost de sofre.

2) El pigment en pols d'or de coure accelera la descomposició oxidativa de les matèries primeres de PVC

Els pigments de coure es poden oxidar a Cu+ i Cu2+ a alta temperatura, la qual cosa accelerarà la descomposició del PVC.

3) Destrucció d'ions metàl·lics sobre polímers

Alguns pigments tenen un efecte destructiu sobre els polímers. Per exemple, el pigment del llac de manganès CIPigmentRed48:4 no és adequat per a l'emmotllament de productes de plàstic PP. La raó és que els ions de manganès metàl·lics de preu variable catalitzen l'hidroperòxid mitjançant la transferència d'electrons en l'oxidació tèrmica o fotooxidació del PP. La descomposició del PP comporta l'envelliment accelerat del PP; l'enllaç èster en policarbonat és fàcil d'hidrolitzar i descompondre quan s'escalfa, i un cop hi ha ions metàl·lics al pigment, és més fàcil promoure la descomposició; Els ions metàl·lics també afavoriran la descomposició termo-oxigen del PVC i altres matèries primeres i provocaran un canvi de color.

En resum, a l'hora de produir productes plàstics, és la manera més factible i eficaç d'evitar l'ús de pigments de colors que reaccionen amb les matèries primeres.

3. Reacció entre colorants i additius

1) La reacció entre els pigments que contenen sofre i els additius

Els pigments que contenen sofre, com el groc de cadmi (solució sòlida de CdS i CdSe), no són adequats per al PVC a causa de la poca resistència als àcids i no s'han d'utilitzar amb additius que contenen plom.

2) Reacció de compostos que contenen plom amb estabilitzadors que contenen sofre

El contingut de plom en pigment groc crom o vermell molibdè reacciona amb antioxidants com el tiodisearat DSTDP.

3) Reacció entre pigment i antioxidant

Per a matèries primeres amb antioxidants, com el PP, alguns pigments també reaccionaran amb antioxidants, debilitant així la funció dels antioxidants i empitjorant l'estabilitat tèrmica de l'oxigen de les matèries primeres. Per exemple, els antioxidants fenòlics són fàcilment absorbits pel negre de carboni o reaccionen amb ells per perdre la seva activitat; Els antioxidants fenòlics i els ions de titani en els productes plàstics blancs o de color clar formen complexos d'hidrocarburs aromàtics fenòlics per causar groguenc dels productes. Trieu un antioxidant adequat o afegiu additius auxiliars, com ara sal de zinc antiàcid (estearat de zinc) o fosfit tipus P2 per evitar la decoloració del pigment blanc (TiO2).

4) Reacció entre pigment i estabilitzador de la llum

L'efecte dels pigments i estabilitzadors de la llum, tret de la reacció dels pigments que contenen sofre i dels estabilitzadors de la llum que contenen níquel tal com es descriu anteriorment, generalment redueix l'eficàcia dels estabilitzadors de la llum, especialment l'efecte dels estabilitzadors de la llum d'amina obstaculitzada i els pigments grocs i vermells azo. L'efecte de la disminució estable és més evident, i no és tan estable com sense color. No hi ha una explicació definitiva per a aquest fenomen.

4. La reacció entre additius

Si s'utilitzen molts additius de manera inadequada, es poden produir reaccions inesperades i el producte canviarà de color. Per exemple, el retardant de flama Sb2O3 reacciona amb l'antioxidant que conté sofre per generar Sb2S3: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

Per tant, s'ha de tenir cura en la selecció dels additius a l'hora de considerar les formulacions de producció.

5. Causes Auxiliars d'Autooxidació

L'oxidació automàtica dels estabilitzadors fenòlics és un factor important per promoure la decoloració dels productes blancs o de color clar. Aquesta decoloració sovint s'anomena "rosat" als països estrangers.

S'acobla amb productes d'oxidació com els antioxidants BHT (2-6-di-tert-butil-4-metilfenol) i té la forma d'un producte de reacció vermell clar de 3,3',5,5'-stilbene quinona. Aquesta decoloració es produeix només en presència d'oxigen i aigua i en absència de llum. Quan s'exposa a la llum ultraviolada, la quinona d'estilben vermell clar es descompon ràpidament en un producte groc d'un sol anell.

6. Tautomerització de pigments de colors sota l'acció de la llum i la calor

Alguns pigments de colors pateixen tautomerització de configuració molecular sota l'acció de la llum i la calor, com ara l'ús de pigments CIPig.R2 (BBC) per canviar de tipus azoic a tipus quinona, que canvia l'efecte de conjugació original i provoca la formació d'enllaços conjugats. . disminueix, donant lloc a un canvi de color d'un vermell blau fosc brillant a un vermell taronja clar.

Al mateix temps, sota la catàlisi de la llum, es descompon amb l'aigua, canviant l'aigua co-cristal i provocant l'esvaïment.

7. Causats per contaminants atmosfèrics

Quan s'emmagatzemen o s'utilitzen productes plàstics, alguns materials reactius, ja siguin matèries primeres, additius o pigments colorants, reaccionaran amb la humitat de l'atmosfera o amb contaminants químics com àcids i àlcalis sota l'acció de la llum i la calor. Es provoquen diverses reaccions químiques complexes, que conduiran a l'esvaïment o la decoloració amb el pas del temps.

Aquesta situació es pot evitar o pal·liar afegint estabilitzadors tèrmics d'oxigen, estabilitzadors de llum o seleccionant additius i pigments de resistència a la intempèrie d'alta qualitat.