Веды аб упаковачных матэрыялах — што выклікае змену колеру пластыкавых вырабаў?

• Акісляльнае раскладанне сыравіны можа прывесці да змены 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 прадуктаў;
• Забруджвальнікі паветра могуць выклікаць змены ў пластыкавых вырабах.

1. Выклікана ліццём пластыка

1) Акісляльнае раскладанне сыравіны можа прывесці да змены колеру пры фармаванні пры высокай тэмпературы

Калі награвальнае кольца або награвальная пласціна абсталявання для апрацоўкі пластыкавых формаў пастаянна знаходзіцца ў стане нагрэву з-за некантралюемага стану, лёгка прывесці да занадта высокай лакальнай тэмпературы, што прывядзе да акіслення і раскладання сыравіны пры высокай тэмпературы. Для такіх тэрмаадчувальных пластмас, як ПВХ, гэтая з'ява можа быць больш сур'ёзнай, яны згараюць і жоўкнуць або нават пачарнеюць, суправаджаючыся выкідам вялікай колькасці нізкамалекулярных лятучых рэчываў.

Гэта раскладанне ўключае ў сябе такія рэакцыі, якдэпалімерызацыя, выпадковы разрыў ланцуга, выдаленне бакавых груп і рэчываў з нізкай малекулярнай масай.

• Дэпалімерызацыя

Рэакцыя расшчаплення адбываецца на канцавым звяне ланцуга, у выніку чаго звяна ланцуга адно за адным адвальваюцца, і ўтвораны манамер хутка выпараецца. Пры гэтым малекулярная маса змяняецца вельмі павольна, як і ў адваротным працэсе палімерызацыі ланцуга. Напрыклад, пры тэрмічнай дэпалімерызацыі метылметакрылату.

• Выпадковы разрыў ланцуга (дэградацыя)

Таксама вядомыя як выпадковыя разрывы або выпадкова разарваныя ланцугі. Пад дзеяннем механічнай сілы, высокаэнергетычнага выпраменьвання, ультрагукавых хваль або хімічных рэагентаў палімерны ланцуг разрываецца без фіксаванай кропкі, утвараючы нізкамалекулярны палімер. Гэта адзін са спосабаў дэградацыі палімера. Калі палімерны ланцуг дэградуе выпадковым чынам, малекулярная маса хутка зніжаецца, а страта вагі палімера вельмі малая. Напрыклад, механізм дэградацыі поліэтылену, поліену і полістыролу - гэта ў асноўным выпадковая дэградацыя.

Калі палімеры, такія як ПЭ, фармаваюцца пры высокіх тэмпературах, любая пазіцыя асноўнага ланцуга можа быць разарвана, і малекулярная маса хутка зніжаецца, але выхад манамераў вельмі малы. Гэты тып рэакцыі называецца выпадковым разрывам ланцуга, часам яго называюць дэградацыяй поліэтылену. Свабодныя радыкалы, якія ўтвараюцца пасля разрыву ланцуга, вельмі актыўныя, акружаныя большай колькасцю другаснага вадароду, схільныя да рэакцый перадачы ланцуга, і манамераў амаль не ўтвараецца.

• 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 будуць выдалены. У якасці прыкладу полівінілхларыд (ПВХ) ПВХ апрацоўваецца пры тэмпературы ніжэй за 180~200°C, але пры больш нізкай тэмпературы (напрыклад, 100~120°C) ён пачынае дэгідрагіравацца (HCl) і вельмі хутка губляе HCl пры тэмпературы каля 200°C. Такім чынам, падчас апрацоўкі (180-200°C) палімер, як правіла, цямнее і памяншае трываласць.

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

Падчас тэрмічнай апрацоўкі ў ПВХ неабходна дадаць некалькі працэнтаў кіслотных абсарбентаў, такіх як стэарат барыю, арганаволава, злучэнні свінцу і г.д., каб палепшыць яго стабільнасць.

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

Такім чынам, каб знізіць хуткасць акісляльнага раскладання поліалефінаў, часта дадаюць фенольныя або араматычныя аміна-антыаксіданты (AH), каб спыніць вышэйзгаданую рэакцыю і ўтварыць неактыўныя свабодныя радыкалы A·: ROO·+AH-→ROOH+A·

• Акісляльная дэградацыя

Палімерныя прадукты, якія падвяргаюцца ўздзеянню паветра, паглынаюць кісларод і акісляюцца з утварэннем гідрапераксідаў, далей раскладаюцца з утварэннем актыўных цэнтраў, утвараюць свабодныя радыкалы, а затым падвяргаюцца ланцуговым рэакцыям свабодных радыкалаў (г.зн. працэсу аўтаакіслення). Палімеры падвяргаюцца ўздзеянню кіслароду паветра падчас апрацоўкі і выкарыстання, і пры награванні акісляльнае раскладанне паскараецца.

Тэрмічнае акісленне поліалефінаў належыць да механізму ланцуговай рэакцыі свабодных радыкалаў, які мае аўтакаталітычныя ўласцівасці і можа быць падзелены на тры этапы: ініцыяцыя, рост і тэрмінацыя.

Разрыў ланцуга, выкліканы гідрапераксіднай групай, прыводзіць да зніжэння малекулярнай масы, а асноўнымі прадуктамі разрыву з'яўляюцца спірты, альдэгіды і кетоны, якія ў рэшце рэшт акісляюцца да карбонавых кіслот. Карбонавыя кіслоты гуляюць важную ролю ў каталітычным акісленні металаў. Акісляльная дэградацыя з'яўляецца асноўнай прычынай пагаршэння фізічных і механічных уласцівасцей палімерных прадуктаў. Акісляльная дэградацыя залежыць ад малекулярнай структуры палімера. Прысутнасць кіслароду таксама можа ўзмацніць пашкоджанне палімераў святлом, цяплом, радыяцыяй і механічным уздзеяннем, выклікаючы больш складаныя рэакцыі дэградацыі. Антыаксіданты дадаюць у палімеры, каб запаволіць акісляльную дэградацыю.

2) Пры апрацоўцы і фармаванні пластыка фарбавальнік раскладаецца, выцвітае і змяняе колер з-за няздольнасці вытрымліваць высокія тэмпературы.

Пігменты або фарбавальнікі, якія выкарыстоўваюцца для афарбоўвання пластыка, маюць тэмпературнае абмежаванне. Пры дасягненні гэтага тэмпературнага абмежавання пігменты або фарбавальнікі падвяргаюцца хімічным зменам, утвараючы розныя злучэнні з нізкай малекулярнай масай, і іх рэакцыйныя формулы адносна складаныя; розныя пігменты маюць розныя рэакцыі. Тэмпературная ўстойлівасць розных пігментаў можа быць праверана аналітычнымі метадамі, такімі як страта вагі.

2. Фарбавальнікі рэагуюць з сыравінай

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

• Рэакцыя аднаўлення

Некаторыя высокапалімеры, такія як нейлон і амінапласты, з'яўляюцца моцнымі кіслотнымі аднаўляльнікамі ў расплаўленым стане, якія могуць змяншаць і знікаць пігменты або фарбавальнікі, стабільныя пры тэмпературах апрацоўкі.

• Шчолачны абмен

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

Эмульсійны палімер ПВХ - гэта метад, пры якім ВЦ палімерызуецца шляхам змешвання ў водным растворы эмульгатара (напрыклад, дадэцылсульфаната натрыю C12H25SO3Na). Рэакцыя змяшчае Na+; для паляпшэння ўстойлівасці да цяпла і кіслароду часта дадаюць 1010, DLTDP і г.д. Кісларод, антыаксідант 1010 - гэта рэакцыя пераэстэрыфікацыі, каталізаваная метылавым эфірам 3,5-ды-трэт-бутыл-4-гідраксіпрапіянату і пентаэрытрытам натрыю, і DLTDP атрымліваюць шляхам рэакцыі воднага раствора Na2S з акрыланітрылам. Прапіянітрыл гідралізуецца з утварэннем тыядыпрапіёнавай кіслаты, і, нарэшце, атрымліваецца шляхам эстэрыфікацыі лаўрылавым спіртам. Рэакцыя таксама змяшчае Na+.

Падчас фармавання і апрацоўкі пластыкавых вырабаў рэшткавы Na+ у сыравіне рэагуе з пігментам, які змяшчае іёны металаў, такім як CIPigment Red48:2 (BBC або 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

• Рэакцыя паміж пігментамі і галагенідамі вадароду (HX)

Калі тэмпература павышаецца да 170°C або пад уздзеяннем святла, ПВХ выдаляе HCl з утварэннем спалучанай двайной сувязі.

Галогензмяшчальныя вогнеахоўныя поліалефінавыя або каляровыя вогнеахоўныя пластыкавыя вырабы таксама з'яўляюцца дэгідрагагенаванымі HX пры фармаванні пры высокай тэмпературы.

1) Рэакцыя ультрамарыну і HX

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

2) Пігмент медна-залатога парашка паскарае акісляльнае раскладанне сыравіны з ПВХ

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

3) Разбурэнне іонаў металаў на палімерах

Некаторыя пігменты разбуральна ўздзейнічаюць на палімеры. Напрыклад, марганцавы пігмент CIPigmentRed48:4 не падыходзіць для фармавання вырабаў з поліпрапілену. Прычына ў тым, што іоны марганцу са зменнай цаной каталізуюць гідрапераксід праз перанос электронаў пры тэрмічным або фотаакісленні поліпрапілену. Раскладанне поліпрапілену прыводзіць да паскоранага старэння поліпрапілену; эфірная сувязь у полікарбанаце лёгка гідралізуецца і раскладаецца пры награванні, і як толькі ў пігменце ёсць іоны металаў, раскладанне лягчэй стымулюецца; іоны металаў таксама спрыяюць тэрмакіслароднаму раскладанню ПВХ і іншых сыравінных матэрыялаў і выклікаюць змену колеру.

Карацей кажучы, пры вытворчасці пластмасавых вырабаў гэта найбольш магчымы і эфектыўны спосаб пазбегнуць выкарыстання каляровых пігментаў, якія рэагуюць з сыравінай.

3. Рэакцыя паміж фарбавальнікамі і дадаткамі

1) Рэакцыя паміж серазмяшчальнымі пігментамі і дадаткамі

Серазмяшчальныя пігменты, такія як кадміевы жоўты (цвёрды раствор CdS і CdSe), не падыходзяць для ПВХ з-за дрэннай кіслотаўстойлівасці і не павінны выкарыстоўвацца са свінцоўзмяшчальнымі дадаткамі.

2) Рэакцыя свінцоўзмяшчальных злучэнняў з серазмяшчальнымі стабілізатарамі

Свінец, які змяшчаецца ў хромавым жоўтым пігменце або малібдэнавым чырвоным, рэагуе з антыаксідантамі, такімі як тыядыстэарат DSTDP.

3) Рэакцыя паміж пігментам і антыаксідантам

У выпадку сыравіны з антыаксідантамі, такімі як PP, некаторыя пігменты таксама рэагуюць з антыаксідантамі, тым самым аслабляючы іх функцыянальнасць і пагаршаючы тэрмічную кіслародную стабільнасць сыравіны. Напрыклад, фенольныя антыаксіданты лёгка паглынаюцца сажай або рэагуюць з ёй, губляючы сваю актыўнасць; фенольныя антыаксіданты і іоны тытана ў белых або светлых пластыкавых вырабах утвараюць фенольныя араматычныя вуглевадародныя комплексы, якія выклікаюць пажаўценне вырабаў. Выберыце прыдатны антыаксідант або дадайце дапаможныя дабаўкі, такія як антыкіслотная соль цынку (стэарат 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, звычайна зніжае эфектыўнасць святластабілізатараў, асабліва эфект святластабілізатараў на аснове стэрылізаваных амінаў і азажоўтых і чырвоных пігментаў. Эфект стабільнага зніжэння больш відавочны і не такі стабільны, як у неафарбаваных. Няма дакладнага тлумачэння гэтай з'яве.

4. Рэакцыя паміж дадаткамі

Калі шмат дабавак выкарыстоўваецца няправільна, могуць адбыцца нечаканыя рэакцыі, і прадукт зменіць колер. Напрыклад, вогнеахоўны рэактыўны рэчыва Sb2O3 рэагуе з антыаксідантам, які змяшчае серу, з утварэннем Sb2S3: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

Таму пры выбары дабавак для вытворчасці трэба падыходзіць з асаблівай увагай.

5. Дапаможныя прычыны аўтаакіслення

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

Ён злучаецца з прадуктамі акіслення, такімі як антыаксіданты BHT (2-6-ды-тэрт-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 ультрафіялетавага выпраменьвання светла-чырвоны стыльбенхінон хутка раскладаецца на жоўты аднакольцавы прадукт.

6. Таўтамерызацыя каляровых пігментаў пад уздзеяннем святла і цяпла

Некаторыя каляровыя пігменты пад уздзеяннем святла і цяпла падвяргаюцца таўтамерызацыі малекулярнай канфігурацыі, напрыклад, пры выкарыстанні пігментаў CIPig.R2 (BBC) для змены тыпу аза ў хінонавы, што змяняе першапачатковы эфект спалучэння і выклікае ўтварэнне спалучаных сувязяў. Змяненне колеру з цёмна-сіне-чырвонага на светла-аранжава-чырвоны змяншаецца.

Адначасова, пад уздзеяннем святла, ён раскладаецца з вадой, змяняючы сукрышталічную ваду і выклікаючы выцвітанне.

7. Выклікана забруджвальнікамі паветра

Пры захоўванні або выкарыстанні пластыкавых вырабаў некаторыя рэактыўныя матэрыялы, няхай гэта будзе сыравіна, дабаўкі або фарбавальнікі, пад уздзеяннем святла і цяпла рэагуюць з вільгаццю ў атмасферы або хімічнымі забруджвальнікамі, такімі як кіслоты і шчолачы. Узнікаюць розныя складаныя хімічныя рэакцыі, якія з часам прыводзяць да выцвітання або змены колеру.

Гэтай сітуацыі можна пазбегнуць або палегчыць, дадаўшы адпаведныя тэрмічныя кіслародныя стабілізатары, святластабілізатары або выбраўшы высакаякасныя дабаўкі і пігменты, устойлівыя да ўздзеяння надвор'я.