Веданне ўпаковачных матэрыялаў — што выклікае змяненне колеру пластыкавых вырабаў?

• Акісляльная дэградацыя сыравіны можа выклікаць змяненне колеру пры фармаванні пры высокай тэмпературы;
• Змяненне колеру фарбавальніка пры высокай тэмпературы прывядзе да змены колеру пластыкавых вырабаў;
• Хімічная рэакцыя паміж фарбавальнікам і сыравінай або дадаткамі прывядзе да змены колеру;
• Рэакцыя паміж дадаткамі і аўтаматычнае акісленне дабавак прывядзе да змены колеру;
• Таўтамерызацыя фарбавальных пігментаў пад дзеяннем святла і цяпла прывядзе да змены колеру вырабаў;
• Забруджвальнікі паветра могуць выклікаць змены ў пластыкавых вырабах.

1. Выкліканы фармаваннем пластмас

1) Акісляльная дэградацыя сыравіны можа выклікаць змяненне колеру пры фармаванні пры высокай тэмпературы

Калі награвальнае кольца або награвальная пласціна абсталявання для апрацоўкі ліцця пластыка заўсёды знаходзяцца ў стане нагрэву з-за таго, што яны па-за кантролем, лёгка выклікаць занадта высокую мясцовую тэмпературу, што прыводзіць да акіслення і раскладання сыравіны пры высокай тэмпературы. Для тых тэрмаадчувальных пластмас, такіх як ПВХ, лягчэй. Калі гэтая з'ява адбываецца, калі яна сур'ёзная, яна згарыць і стане жоўтай ці нават чорнай, што суправаджаецца перапаўненнем вялікай колькасці нізкамалекулярных лятучых рэчываў.

Гэтая дэградацыя ўключае такія рэакцыі, якдэпалімерызацыі, выпадковага разрыву ланцуга, выдалення бакавых груп і нізкамалекулярных рэчываў.

• Дэпалімерызацыі

Рэакцыя расшчаплення адбываецца на канцавым звяне ланцуга, у выніку чаго звяно ланцуга адпадае адно за адным, і атрыманы манамер хутка выпараецца. У гэты час малекулярная маса змяняецца вельмі павольна, як і зваротны працэс ланцуговай полімерызацыі. Такія, як тэрмічная деполимеризация метилметакрилата.

• Выпадковы разрыў ланцуга (дэградацыя)

Таксама вядомы як выпадковыя перапынкі або выпадковыя разарваныя ланцужкі. Пад дзеяннем механічнай сілы, высокаэнергетычнага выпраменьвання, ультрагукавых хваль або хімічных рэагентаў палімерная ланцуг разрываецца без фіксаванай кропкі з адукацыяй нізкамалекулярнага палімера. Гэта адзін са спосабаў дэградацыі палімера. Калі палімерны ланцуг выпадковым чынам разбураецца, малекулярная маса хутка падае, і страта вагі палімера вельмі малая. Напрыклад, механізм дэградацыі поліэтылену, поліэну і полістыролу - гэта ў асноўным выпадковая дэградацыя.

Калі такія палімеры, як ПЭ, фармуюць пры высокіх тэмпературах, любое становішча галоўнага ланцуга можа быць парушана, і малекулярная маса хутка падае, але выхад манамера вельмі малы. Гэты тып рэакцыі называецца выпадковым разрывам ланцуга, які часам называюць дэградацыяй, поліэтылен. Свабодныя радыкалы, якія ўтвараюцца пасля разрыву ланцуга, вельмі актыўныя, акружаныя большай колькасцю другаснага вадароду, схільныя да рэакцый перадачы ланцуга, і амаль не ўтвараюцца манамеры.

• Выдаленне замяшчальнікаў

ПВХ, ПВА і г. д. могуць падвяргацца рэакцыі выдалення замяшчальнікаў пры награванні, таму на тэрмагравіметрычнай крывой часта з'яўляецца плато. Пры награванні полівінілхларыду, полівінілацэтату, поліакрыланітрылу, полівінілфтарыду і г. д. замяшчальнікі выдаляюцца. Прымаючы ў якасці прыкладу полівінілхларыд (ПВХ), ПВХ апрацоўваецца пры тэмпературы ніжэйшай за 180~200°C, але пры больш нізкай тэмпературы (напрыклад, 100~120°C) ён пачынае дэгідрагенізавацца (HCl) і моцна губляе HCl хутка пры тэмпературы каля 200°C. Такім чынам, у працэсе апрацоўкі (180-200 ° C) палімер мае тэндэнцыю станавіцца цямнейшым па колеры і меншай трываласці.

Свабодная HCl аказвае каталітычнае дзеянне на дэгідрахлараванне, а хларыды металаў, такія як хларыд жалеза, які ўтвараецца пад дзеяннем хлорыстага вадароду і тэхналагічнага абсталявання, спрыяюць каталізу.

Некалькі працэнтаў кіслотных абсорбентаў, такіх як стеарат барыю, волава-арганіка, злучэнні свінцу і інш., павінны быць дададзены ў ПВХ падчас тэрмічнай апрацоўкі, каб палепшыць яго стабільнасць.

Калі кабель сувязі выкарыстоўваецца для афарбоўвання кабеля сувязі, калі поліалефінавы пласт на медным дроце нестабільны, на мяжы паміж палімерам і меддзю ўтворыцца зялёны карбаксілат медзі. Гэтыя рэакцыі спрыяюць дыфузіі медзі ў палімер, паскараючы каталітычнае акісленне медзі.

Такім чынам, каб знізіць хуткасць акісляльнай дэградацыі поліалефінаў, часта дадаюць фенольныя або араматычныя амінныя антыаксіданты (AH), каб спыніць вышэйпаказаную рэакцыю і ўтварыць неактыўныя свабодныя радыкалы A·: ROO·+AH-→ROOH+A·

• Акісляльная дэградацыя

Палімерныя прадукты, якія падвяргаюцца ўздзеянню паветра, паглынаюць кісларод і падвяргаюцца акісленню з адукацыяй гідрапераксідаў, далей раскладаюцца з утварэннем актыўных цэнтраў, утвараюць свабодныя радыкалы, а затым падвяргаюцца ланцуговым рэакцыям свабодных радыкалаў (г.зн. працэсу аўтаакіслення). Падчас апрацоўкі і выкарыстання палімеры падвяргаюцца ўздзеянню кіслароду паветра, а пры награванні паскараецца акісляльная дэградацыя.

Тэрмічнае акісленне поліалефінаў належыць да механізму свабоднарадыкальнай ланцуговай рэакцыі, які мае аўтакаталітычныя паводзіны і можа быць падзелены на тры этапы: ініцыяцыя, рост і спыненне.

Разрыў ланцуга, выкліканы гідрапераксіднай групай, прыводзіць да памяншэння малекулярнай масы, а асноўнымі прадуктамі разрыву з'яўляюцца спірты, альдэгіды і кетоны, якія ў выніку акісляюцца да карбонавых кіслот. Карбонавыя кіслоты гуляюць вялікую ролю ў каталітычным акісленні металаў. Акісляльная дэструкцыя з'яўляецца асноўнай прычынай пагаршэння фізіка-механічных уласцівасцяў палімерных вырабаў. Акісляльная дэградацыя залежыць ад малекулярнай структуры палімера. Прысутнасць кіслароду можа таксама ўзмацніць пашкоджанне палімераў святлом, цяплом, радыяцыяй і механічнымі сіламі, выклікаючы больш складаныя рэакцыі дэградацыі. Антыаксіданты дадаюць у палімеры, каб запаволіць акісляльную дэградацыю.

2) Калі пластык апрацоўваецца і фармуецца, фарбавальнік раскладаецца, цьмянее і мяняе колер з-за сваёй няздольнасці вытрымліваць высокія тэмпературы

Пігменты або фарбавальнікі, якія выкарыстоўваюцца для афарбоўвання пластыка, маюць тэмпературны абмежаванне. Калі гэтая лімітавая тэмпература дасягнута, пігменты або фарбавальнікі будуць падвяргацца хімічным зменам з утварэннем розных злучэнняў з меншай малекулярнай масай, а іх формулы рэакцыі адносна складаныя; розныя пігменты маюць розныя рэакцыі. І прадукты, тэрмаўстойлівасць розных пігментаў можа быць праверана аналітычнымі метадамі, такімі як страта вагі.

2. Фарбавальнікі рэагуюць з сыравінай

Рэакцыя паміж фарбавальнікамі і сыравінай у асноўным выяўляецца пры апрацоўцы пэўных пігментаў або фарбавальнікаў і сыравіны. Гэтыя хімічныя рэакцыі прывядуць да змены адцення і дэградацыі палімераў, тым самым змяняючы ўласцівасці пластмасавых вырабаў.

• Рэакцыя рэдукцыі

Некаторыя высокія палімеры, такія як нейлон і амінапласты, з'яўляюцца моцнымі аднаўляльнікамі кіслаты ў расплаўленым стане, якія могуць аднаўляць і цьмянець пігменты або фарбавальнікі, стабільныя пры тэмпературах апрацоўкі.

• Шчолачны абмен

Шчолачназямельныя металы ў эмульсійных палімерах з ПВХ або некаторых стабілізаваных поліпрапіленах могуць «абмяняць асновы» са шчолачназямельнымі металамі ў фарбавальніках, каб змяніць колер з сіне-чырвонага на аранжавы.

ПВХ-эмульсійны палімер - гэта метад, пры якім VC полімерызуецца шляхам мяшання ў водным растворы эмульгатора (напрыклад, дадэцылсульфаната натрыю C12H25SO3Na). Рэакцыя змяшчае Na+; у мэтах павышэння ўстойлівасці да цяпла і кіслароду часта дадаюць ПП, 1010, DLTDP і інш. Кісларод, антыаксідант 1010 - гэта рэакцыя пераэтэрыфікацыі, якая каталізуецца метылавым эфірам 3,5-ды-трэт-бутыл-4-гідраксіпрапіёнату і пентаэрытрытам натрыю, а DLTDP атрымліваецца шляхам узаемадзеяння воднага раствора Na2S з акрыланітрылам. Прапіянітрыл гідролізуецца для атрымання тыёдыпрапіёнавай кіслаты атрымліваюць этэрыфікацыяй лаўрылавым спіртам. Рэакцыя таксама змяшчае Na+.

Падчас фармавання і апрацоўкі пластмасавых вырабаў рэшткавы Na+ у сыравіне будзе ўступаць у рэакцыю з азёрным пігментам, які змяшчае іёны металаў, напрыклад CIPigment Red48:2 (BBC або 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

• Рэакцыя паміж пігментамі і галагенідамі вадароду (HX)

Пры павышэнні тэмпературы да 170°C або пад дзеяннем святла ПВХ выдаляе HCI з адукацыяй спалучанай двайной сувязі.

Прадукты з вогнеахоўнага поліолефіну або каляровага вогнеахоўнага пластыка, якія змяшчаюць галаген, таксама з'яўляюцца дэгідрагалагенаванымі HX пры фармаванні пры высокай тэмпературы.

1) Ультрамарын і НХ рэакцыя

Ультрамарынавы сіні пігмент, які шырока выкарыстоўваецца для афарбоўвання пластмас або ліквідацыі жоўтага святла, з'яўляецца злучэннем серы.

2) Пігмент меднага залатога парашка паскарае акісляльнае раскладанне сыравіны ПВХ

Медныя пігменты могуць быць акіслены да Cu+ і Cu2+ пры высокай тэмпературы, што паскарае раскладанне ПВХ

3) Разбурэнне іонаў металаў на палімерах

Некаторыя пігменты разбуральна дзейнічаюць на палімеры. Напрыклад, марганцевый пігмент CIPigmentRed48:4 не падыходзіць для фармавання вырабаў з ПП-пластыку. Прычына ў тым, што іёны марганца металу з зменнай цаной каталізуюць гідраперакіс праз перанос электронаў пры тэрмічным акісленні або фотаакісленні ПП. Раскладанне ПП прыводзіць да паскоранага старэння ПП; складанаэфірная сувязь у полікарбанаце лёгка гидролизуется і раскладаецца пры награванні, і як толькі ў пігменце ёсць іёны металу, лягчэй спрыяць раскладанню; іёны металаў таксама будуць спрыяць тэрма-кіслароднаму раскладанню ПВХ і іншай сыравіны і выклікаць змяненне колеру.

Падводзячы вынік, пры вытворчасці пластмасавых вырабаў гэта найбольш магчымы і эфектыўны спосаб пазбегнуць выкарыстання каляровых пігментаў, якія ўступаюць у рэакцыю з сыравінай.

3. Рэакцыя паміж фарбавальнікамі і дадаткамі

1) Рэакцыя паміж серазмяшчальнымі пігментамі і дадаткамі

Серазмяшчальныя пігменты, такія як жоўты кадмій (цвёрды раствор CdS і CdSe), не падыходзяць для ПВХ з-за дрэннай кіслотаўстойлівасці і не павінны выкарыстоўвацца з дадаткамі, якія змяшчаюць свінец.

2) Рэакцыя свінцовых злучэнняў з серазмяшчальнымі стабілізатарамі

Утрыманне свінцу ў хромавым жоўтым пігменце або чырвоным малібдэне рэагуе з антыаксідантамі, такімі як тиодистеарат DSTDP.

3) Рэакцыя паміж пігментам і антыаксідантам

Для сыравіны з антыаксідантамі, такімі як РР, некаторыя пігменты таксама будуць уступаць у рэакцыю з антыаксідантамі, такім чынам аслабляючы функцыю антыаксідантаў і пагаршаючы цеплавую кіслародную стабільнасць сыравіны. Напрыклад, фенольныя антыаксіданты лёгка паглынаюцца сажай або рэагуюць з імі, губляючы сваю актыўнасць; фенольныя антыаксіданты і іёны тытана ў белых або светлых пластмасавых вырабах утвараюць фенольныя араматычныя вуглевадародныя комплексы, што выклікае пажаўценне прадуктаў. Выберыце прыдатны антыаксідант або дадайце дапаможныя дабаўкі, такія як антыкіслотная соль цынку (стеарат цынку) або фасфіт тыпу P2, каб прадухіліць змяненне колеру белага пігмента (TiO2).

4) Рэакцыя паміж пігментам і святластабілізатарам

Уплыў пігментаў і святластабілізатараў, за выключэннем рэакцыі серазмяшчальных пігментаў і нікельзмяшчальных святластабілізатараў, як апісана вышэй, у цэлым зніжае эфектыўнасць святластабілізатараў, асабліва эфект святлостабілізатараў са сціснутым амінам і азажоўтых і чырвоных пігментаў. Эфект стабільнага зніжэння больш відавочны, і ён не такі стабільны, як неафарбаваны. Дакладнага тлумачэння гэтаму феномену няма.

4. Рэакцыя паміж дадаткамі

Пры няправільным выкарыстанні многіх дабавак могуць узнікнуць нечаканыя рэакцыі і прадукт зменіць колер. Напрыклад, антыпірэн Sb2O3 рэагуе з антыаксідантам, які змяшчае серу, утвараючы Sb2S3: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

Таму да выбару дабавак трэба ставіцца ўважліва пры разглядзе вытворчых рэцэптур.

5. Дапаможныя прычыны аўтаакіслення

Аўтаматычнае акісленне фенольных стабілізатараў з'яўляецца важным фактарам, які спрыяе абескаляроўванню белых або светлых прадуктаў. У замежных краінах гэта змяненне колеру часта называюць «ружовым».

Ён спалучаецца прадуктамі акіслення, такімі як антыаксіданты BHT (2-6-ды-трэт-бутыл-4-метылфенол), і мае форму светла-чырвонага прадукту рэакцыі 3,3',5,5'-стыльбенхінону. Гэта змяненне колеру адбываецца толькі ў прысутнасці кіслароду і вады і пры адсутнасці святла. Пад уздзеяннем ультрафіялету светла-чырвоны стыльбенхінон хутка раскладаецца на жоўты прадукт з адным кольцам.

6. Таўтамерызацыя каляровых пігментаў пад дзеяннем святла і цяпла

Некаторыя каляровыя пігменты падвяргаюцца таўтамерызацыі малекулярнай канфігурацыі пад дзеяннем святла і цяпла, напрыклад выкарыстанне пігментаў CIPig.R2 (BBC) для пераходу з азатыпу на хінонавы, што змяняе першапачатковы эфект кан'югацыі і выклікае ўтварэнне кан'югаваных сувязей. . памяншаецца, што прыводзіць да змены колеру з цёмна-сіняга святліва-чырвонага на светла-аранжава-чырвоны.

У той жа час пад дзеяннем каталізу святла ён раскладаецца з вадой, змяняючы сукрышталічную ваду і выклікаючы выцвітанне.

7. Выкліканы забруджвальнікамі паветра

Пры захоўванні або выкарыстанні пластмасавых вырабаў некаторыя рэактыўныя матэрыялы, няхай гэта будзе сыравіна, дабаўкі або фарбавальныя пігменты, будуць уступаць у рэакцыю з вільгаццю ў атмасферы або хімічнымі забруджвальнікамі, такімі як кіслоты і шчолачы, пад дзеяннем святла і цяпла. Выклікаюцца розныя складаныя хімічныя рэакцыі, якія з часам прыводзяць да выцвітання або змены колеру.

Гэтай сітуацыі можна пазбегнуць або змякчыць, дадаўшы адпаведныя тэрмічныя стабілізатары кіслароду, святлостабілізатары або выбраўшы высакаякасныя дадаткі і пігменты, якія ўстойлівыя да атмасферных уздзеянняў.