Coñecemento do material de embalaxe: que causa o cambio de cor dos produtos plásticos?

• A degradación oxidativa das materias primas pode causar decoloración ao moldear a alta temperatura;
• A decoloración do colorante a altas temperaturas provocará a decoloración dos produtos plásticos;
• A reacción química entre o colorante e as materias primas ou aditivos provocará a decoloración;
• A reacción entre aditivos e a oxidación automática dos aditivos provocará cambios de cor;
• A tautomerización dos pigmentos colorantes baixo a acción da luz e da calor provocará cambios de cor dos produtos;
• Os contaminantes atmosféricos poden provocar cambios nos produtos plásticos.

1. Causado pola moldaxe de plástico

1) A degradación oxidativa das materias primas pode causar decoloración ao moldear a alta temperatura

Cando o anel de calefacción ou a placa de calefacción do equipo de procesamento de moldaxe de plástico está sempre nun estado de calefacción debido a un descontrol, é fácil que a temperatura local sexa demasiado alta, o que fai que a materia prima se oxide e se descompoña a altas temperaturas. Para aqueles plásticos sensibles á calor, como o PVC, é máis doado Cando se produce este fenómeno, cando é grave, arderá e volverase amarelo, ou mesmo negro, acompañado dunha gran cantidade de volátiles de baixo peso molecular que se desbordan.

Esta degradación inclúe reaccións comodespolimerización, escisión aleatoria da cadea, eliminación de grupos laterais e substancias de baixo peso molecular.

• Despolimerización

A reacción de escisión ocorre no elo da cadea terminal, facendo que o elo da cadea se desprenda un por un, e o monómero xerado se volatilice rapidamente. Neste momento, o peso molecular cambia moi lentamente, igual que o proceso inverso da polimerización en cadea. Como a despolimerización térmica de metacrilato de metilo.

• Escisión en cadea aleatoria (degradación)

Tamén coñecido como roturas aleatorias ou cadeas rotas aleatorias. Baixo a acción da forza mecánica, a radiación de alta enerxía, as ondas ultrasónicas ou os reactivos químicos, a cadea de polímero rompe sen un punto fixo para producir un polímero de baixo peso molecular. É unha das formas de degradación do polímero. Cando a cadea de polímero se degrada aleatoriamente, o peso molecular cae rapidamente e a perda de peso do polímero é moi pequena. Por exemplo, o mecanismo de degradación do polietileno, polieno e poliestireno é principalmente unha degradación aleatoria.

Cando se moldean polímeros como o PE a altas temperaturas, calquera posición da cadea principal pode romperse e o peso molecular cae rapidamente, pero o rendemento do monómero é moi pequeno. Este tipo de reacción chámase escisión en cadea aleatoria, ás veces denominada degradación, polietileno Os radicais libres formados despois da escisión en cadea son moi activos, rodeados de hidróxeno máis secundario, propensos a reaccións de transferencia en cadea e case non se producen monómeros.

• Eliminación de substituíntes

O PVC, o PVAc, etc. poden sufrir unha reacción de eliminación de substituíntes cando se quentan, polo que a miúdo aparece unha meseta na curva termogravimétrica. Cando se quentan cloruro de polivinilo, acetato de polivinilo, poliacrilonitrilo, fluoruro de polivinilo, etc., eliminaranse os substituíntes. Tomando como exemplo o cloruro de polivinilo (PVC), o PVC é procesado a unha temperatura inferior a 180 ~ 200 °C, pero a unha temperatura máis baixa (como 100 ~ 120 °C), comeza a deshidroxenarse (HCl) e perde moito HCl. rapidamente a uns 200 °C. Polo tanto, durante o procesamento (180-200 °C), o polímero tende a ser de cor máis escuro e menor resistencia.

O HCl libre ten un efecto catalítico na deshidrocloración, e os cloruros metálicos, como o cloruro férrico formado pola acción do cloruro de hidróxeno e os equipos de procesamento, promoven a catálise.

Durante o procesamento térmico débese engadir ao PVC un pouco de absorbentes ácidos, como estearato de bario, organoestaño, compostos de chumbo, etc., para mellorar a súa estabilidade.

Cando se usa o cable de comunicación para colorear o cable de comunicación, se a capa de poliolefina do fío de cobre non é estable, formarase carboxilato de cobre verde na interface polímero-cobre. Estas reaccións promoven a difusión do cobre no polímero, acelerando a oxidación catalítica do cobre.

Polo tanto, para reducir a taxa de degradación oxidativa das poliolefinas, adoitan engadirse antioxidantes (AH) de aminas fenólicas ou aromáticas para rematar a reacción anterior e formar radicais libres inactivos A·: ROO·+AH-→ROOH+A·

• Degradación oxidativa

Os produtos poliméricos expostos ao aire absorben osíxeno e sofren a oxidación para formar hidroperóxidos, descompoñense aínda máis para xerar centros activos, forman radicais libres e despois experimentan reaccións en cadea de radicais libres (é dicir, proceso de autooxidación). Os polímeros están expostos ao osíxeno no aire durante o procesamento e o uso, e cando se quentan, a degradación oxidativa é acelerada.

A oxidación térmica das poliolefinas pertence ao mecanismo de reacción en cadea de radicais libres, que ten un comportamento autocatalítico e pódese dividir en tres pasos: iniciación, crecemento e terminación.

A escisión da cadea causada polo grupo hidroperóxido leva a unha diminución do peso molecular, e os principais produtos da escisión son alcohois, aldehidos e cetonas, que finalmente se oxidan a ácidos carboxílicos. Os ácidos carboxílicos xogan un papel importante na oxidación catalítica dos metais. A degradación oxidativa é o principal motivo do deterioro das propiedades físicas e mecánicas dos produtos poliméricos. A degradación oxidativa varía coa estrutura molecular do polímero. A presenza de osíxeno tamén pode intensificar o dano da luz, a calor, a radiación e a forza mecánica sobre os polímeros, provocando reaccións de degradación máis complexas. Engádense antioxidantes aos polímeros para retardar a degradación oxidativa.

2) Cando o plástico é procesado e moldeado, o colorante descompónse, esvaécese e cambia de cor debido á súa incapacidade para soportar altas temperaturas.

Os pigmentos ou colorantes utilizados para a cor plástica teñen un límite de temperatura. Cando se alcanza esta temperatura límite, os pigmentos ou colorantes sufrirán cambios químicos para producir varios compostos de menor peso molecular, e as súas fórmulas de reacción son relativamente complexas; diferentes pigmentos teñen diferentes reaccións. E produtos, a resistencia á temperatura de diferentes pigmentos pode ser probada por métodos analíticos como a perda de peso.

2. Os colorantes reaccionan coas materias primas

A reacción entre os colorantes e as materias primas maniféstase principalmente no procesamento de certos pigmentos ou colorantes e materias primas. Estas reaccións químicas provocarán cambios na tonalidade e degradación dos polímeros, cambiando así as propiedades dos produtos plásticos.

• Reacción de redución

Certos polímeros altos, como o nailon e os aminoplastos, son axentes redutores de ácidos fortes en estado fundido, que poden reducir e desvanecer pigmentos ou colorantes que son estables ás temperaturas de procesamento.

• Intercambio alcalino

Os metais alcalinotérreos en polímeros en emulsión de PVC ou certos polipropilenos estabilizados poden "intercambiar bases" con metais alcalinotérreos en colorantes para cambiar a cor de azul-vermello a laranxa.

O polímero en emulsión de PVC é un método no que o VC se polimeriza axitando nunha solución acuosa emulsionante (como dodecilsulfonato de sodio C12H25SO3Na). A reacción contén Na+; para mellorar a resistencia á calor e ao osíxeno do PP, adoitan engadirse 1010, DLTDP, etc. O osíxeno, o antioxidante 1010 é unha reacción de transesterificación catalizada por éster metílico de 3,5-di-terc-butil-4-hidroxipropionato e pentaeritritol sódico, e o DLTDP prepárase facendo reaccionar unha solución acuosa de Na2S con acrilonitrilo O propionitrilo hidrolízase para xerar ácido tiodipropiónico e finalmente obtido por esterificación con alcohol laurilo. A reacción tamén contén Na+.

Durante o moldeado e procesamento de produtos plásticos, o Na+ residual da materia prima reaccionará co pigmento do lago que contén ións metálicos como CIPigment Red48:2 (BBC ou 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

• Reacción entre pigmentos e haluros de hidróxeno (HX)

Cando a temperatura sobe a 170 °C ou baixo a acción da luz, o PVC elimina o HCI para formar un dobre enlace conxugado.

A poliolefina ignífuga que conteñen halóxenos ou os produtos plásticos ignífugos de cores tamén son HX deshidrohaloxenados cando se moldean a alta temperatura.

1) Reacción ultramar e HX

O pigmento azul ultramar moi utilizado na coloración de plásticos ou na eliminación da luz amarela é un composto de xofre.

2) O pigmento en po de ouro de cobre acelera a descomposición oxidativa das materias primas de PVC

Os pigmentos de cobre poden oxidarse a Cu+ e Cu2+ a altas temperaturas, o que acelerará a descomposición do PVC.

3) Destrución de ións metálicos sobre polímeros

Algúns pigmentos teñen un efecto destrutivo sobre os polímeros. Por exemplo, o pigmento de lago de manganeso CIPigmentRed48:4 non é axeitado para o moldeado de produtos plásticos PP. A razón é que os ións de manganeso metálicos de prezo variable catalizan o hidroperóxido mediante a transferencia de electróns na oxidación térmica ou fotooxidación do PP. A descomposición do PP leva ao envellecemento acelerado do PP; o enlace éster do policarbonato é fácil de hidrolizar e descompoñer cando se quenta, e unha vez que hai ións metálicos no pigmento, é máis fácil promover a descomposición; Os ións metálicos tamén promoverán a descomposición termo-osíxeno do PVC e outras materias primas e provocarán un cambio de cor.

En resumo, á hora de producir produtos plásticos, é a forma máis factible e eficaz de evitar o uso de pigmentos de cores que reaccionan coas materias primas.

3. Reacción entre colorantes e aditivos

1) A reacción entre pigmentos que conteñen xofre e aditivos

Os pigmentos que conteñen xofre, como o amarelo de cadmio (solución sólida de CdS e CdSe), non son axeitados para PVC debido á escasa resistencia aos ácidos, e non deben usarse con aditivos que conteñan chumbo.

2) Reacción de compostos que conteñen chumbo con estabilizadores que conteñen xofre

O contido de chumbo no pigmento amarelo de cromo ou vermello molibdeno reacciona con antioxidantes como o tiodisearato DSTDP.

3) Reacción entre pigmento e antioxidante

Para as materias primas con antioxidantes, como o PP, algúns pigmentos tamén reaccionarán con antioxidantes, debilitando así a función dos antioxidantes e empeorando a estabilidade térmica do osíxeno das materias primas. Por exemplo, os antioxidantes fenólicos son facilmente absorbidos polo negro de carbón ou reaccionan con eles para perder a súa actividade; Os antioxidantes fenólicos e os ións de titanio nos produtos plásticos brancos ou claros forman complexos de hidrocarburos aromáticos fenólicos que provocan o amarelemento dos produtos. Escolle un antioxidante axeitado ou engade aditivos auxiliares, como sal de zinc antiácido (estearato de zinc) ou fosfito tipo P2 para evitar a decoloración do pigmento branco (TiO2).

4) Reacción entre pigmento e estabilizador de luz

O efecto dos pigmentos e estabilizadores de luz, agás a reacción de pigmentos que conteñen xofre e estabilizadores de luz que conteñen níquel como se describe anteriormente, xeralmente reduce a eficacia dos estabilizadores da luz, especialmente o efecto dos estabilizadores de luz de amina obstaculizada e dos pigmentos azoicos amarelos e vermellos. O efecto do descenso estable é máis obvio e non é tan estable como o sen cor. Non hai unha explicación definitiva para este fenómeno.

4. A reacción entre aditivos

Se se usan moitos aditivos de forma inadecuada, poden producirse reaccións inesperadas e o produto cambiará de cor. Por exemplo, o retardador de chama Sb2O3 reacciona cun antioxidante que contén xofre para xerar Sb2S3: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

Polo tanto, hai que ter coidado na selección de aditivos ao considerar as formulacións de produción.

5. Causas Auxiliares de Autooxidación

A oxidación automática dos estabilizadores fenólicos é un factor importante para promover a decoloración dos produtos brancos ou de cor clara. Esta decoloración adoita chamarse "Rosa" en países estranxeiros.

Está unido por produtos de oxidación como os antioxidantes BHT (2-6-di-terc-butil-4-metilfenol) e ten forma de produto de reacción vermello claro de 3,3′,5,5′-stilbene quinona. Esta decoloración ocorre. só en presenza de osíxeno e auga e en ausencia de luz. Cando se expón á luz ultravioleta, a quinona de estilbeno vermello claro descompónse rapidamente nun produto amarelo dun só anel.

6. Tautomerización de pigmentos de cores baixo a acción da luz e da calor

Algúns pigmentos de cores sofren tautomerización da configuración molecular baixo a acción da luz e da calor, como o uso de pigmentos CIPig.R2 (BBC) para cambiar de tipo azoico a tipo quinona, o que cambia o efecto de conxugación orixinal e provoca a formación de enlaces conxugados. . diminuír, o que provoca un cambio de cor dun vermello azul escuro a un vermello laranxa claro.

Ao mesmo tempo, baixo a catálise da luz, descompónse coa auga, cambiando a auga co-cristal e provocando o esvaecemento.

7. Causado por contaminantes atmosféricos

Cando se almacenan ou empregan produtos plásticos, algúns materiais reactivos, xa sexan materias primas, aditivos ou pigmentos colorantes, reaccionan coa humidade da atmosfera ou con contaminantes químicos como ácidos e álcalis baixo a acción da luz e da calor. Prodúcense varias reaccións químicas complexas, que levarán ao desvanecemento ou a decoloración co paso do tempo.

Esta situación pódese evitar ou aliviar engadindo estabilizadores térmicos de osíxeno, estabilizadores de luz ou seleccionando aditivos e pigmentos de alta calidade de resistencia á intemperie.