Познавање материјала за паковање — шта узрокује промену боје пластичних производа?

• Оксидативна деградација сировина може да изазове промену боје приликом обликовања на високој температури;
• Промјена боје боје на високој температури ће узроковати промјену боје пластичних производа;
• Хемијска реакција између боје и сировина или адитива ће изазвати промену боје;
• Реакција између адитива и аутоматске оксидације адитива ће изазвати промене боје;
• Таутомеризација пигмената за бојење под дејством светлости и топлоте ће изазвати промене боје производа;
• Загађивачи ваздуха могу изазвати промене у пластичним производима.

1. Узроковано пластичним калупом

1) Оксидативна деградација сировина може довести до промене боје приликом обликовања на високој температури

Када је грејни прстен или грејна плоча опреме за обраду пластичног калупа увек у стању загревања због ван контроле, лако је изазвати превисоку локалну температуру, што чини да сировина оксидира и распада на високој температури. За оне пластике осетљиве на топлоту, као што је ПВЦ, лакше је да Када дође до ове појаве, када је озбиљна, она ће изгорети и постати жута, или чак црна, праћена преливањем велике количине нискомолекуларних испарљивих материја.

Ова деградација укључује реакције као нпрдеполимеризација, насумично сечење ланца, уклањање бочних група и супстанци мале молекулске тежине.

• Деполимеризација

Реакција цепања се дешава на крајњој карици ланца, узрокујући да карика ланца отпада једна по једна, а генерисани мономер се брзо испари. У овом тренутку, молекулска тежина се мења веома споро, баш као и обрнути процес ланчане полимеризације. Као што је термичка деполимеризација метил метакрилата.

• Насумично раздвајање ланца (деградација)

Такође познат као насумични прекиди или насумични прекинути ланци. Под дејством механичке силе, високоенергетског зрачења, ултразвучних таласа или хемијских реагенса, полимерни ланац се ломи без фиксне тачке да би се произвео полимер мале молекуларне тежине. То је један од начина разградње полимера. Када се полимерни ланац насумично деградира, молекулска тежина брзо опада, а губитак тежине полимера је веома мали. На пример, механизам деградације полиетилена, полиена и полистирена је углавном насумична деградација.

Када се полимери као што је ПЕ формирају на високим температурама, било која позиција главног ланца може бити прекинута, а молекулска тежина брзо опада, али је принос мономера веома мали. Ова врста реакције се назива насумично расцеп ланаца, понекад се назива и деградација, полиетилен. Слободни радикали који настају након цепања ланца су веома активни, окружени су секундарним водоником, склони су реакцијама преноса ланаца и готово да се не производе мономери.

• Уклањање супституената

ПВЦ, ПВАц, итд. могу да подлежу реакцији уклањања супституената када се загреју, тако да се на термогравиметријској кривој често појављује плато. Када се поливинил хлорид, поливинил ацетат, полиакрилонитрил, поливинил флуорид итд. загреју, супституенти ће бити уклоњени. Узимајући поливинил хлорид (ПВЦ) као пример, ПВЦ се обрађује на температури испод 180~200°Ц, али на нижој температури (као што је 100~120°Ц), почиње да дехидрогенише (ХЦл) и губи ХЦл веома брзо на око 200°Ц. Због тога, током обраде (180-200°Ц), полимер има тенденцију да постане тамније боје и слабије чврстоће.

Слободна ХЦл има каталитички ефекат на дехидрохлоринацију, а хлориди метала, као што је гвожђе хлорид настао деловањем хлороводоника и опреме за обраду, промовишу катализу.

Неколико процената апсорбената киселине, као што су баријум стеарат, органокалај, једињења олова, итд., Мора се додати ПВЦ-у током термичке обраде да би се побољшала његова стабилност.

Када се комуникациони кабл користи за бојење комуникационог кабла, ако полиолефински слој на бакарној жици није стабилан, на интерфејсу полимер-бакар ће се формирати зелени бакарни карбоксилат. Ове реакције промовишу дифузију бакра у полимер, убрзавајући каталитичку оксидацију бакра.

Стога, да би се смањила брзина оксидативне деградације полиолефина, често се додају фенолни или ароматични амински антиоксиданти (АХ) да би се прекинула горња реакција и формирали неактивни слободни радикали А·: РОО·+АХ-→РООХ+А·

• Оксидативна деградација

Полимерни производи изложени ваздуху апсорбују кисеоник и подлежу оксидацији да би формирали хидропероксиде, даље се разлажу да би створили активне центре, формирали слободне радикале, а затим се подвргавају ланчаним реакцијама слободних радикала (тј. процес аутооксидације). Полимери су током обраде и употребе изложени кисеонику у ваздуху, а при загревању се убрзава оксидативна деградација.

Термичка оксидација полиолефина припада механизму ланчане реакције слободних радикала, који има аутокаталитичко понашање и може се поделити у три корака: иницијација, раст и завршетак.

Раскид ланца изазван хидропероксидном групом доводи до смањења молекулске тежине, а главни производи расцепа су алкохоли, алдехиди и кетони, који се коначно оксидују у карбоксилне киселине. Карбоксилне киселине играју главну улогу у каталитичкој оксидацији метала. Оксидативна деградација је главни разлог погоршања физичко-механичких својстава полимерних производа. Оксидативна деградација варира у зависности од молекуларне структуре полимера. Присуство кисеоника такође може да интензивира оштећења светлости, топлоте, зрачења и механичке силе на полимере, изазивајући сложеније реакције деградације. Антиоксиданси се додају полимерима да би успорили оксидативну деградацију.

2) Када се пластика обрађује и обликује, боја се распада, бледи и мења боју због своје неспособности да издржи високе температуре

Пигменти или боје које се користе за бојење пластике имају ограничење температуре. Када се достигне ова гранична температура, пигменти или боје ће се подвргнути хемијским променама да би произвели различита једињења ниже молекуларне тежине, а њихове реакционе формуле су релативно сложене; различити пигменти имају различите реакције. А производи, отпорност на температуру различитих пигмената могу се тестирати аналитичким методама као што је губитак тежине.

2. Боје реагују са сировинама

Реакција између боја и сировина се углавном манифестује у преради одређених пигмената или боја и сировина. Ове хемијске реакције ће довести до промене боје и деградације полимера, чиме се мењају својства пластичних производа.

• Реакција редукције

Одређени високи полимери, као што су најлон и аминопласти, су јаки агенси за редукцију киселине у растопљеном стању, који могу да редукују и избледе пигменте или боје које су стабилне на температурама обраде.

• Алкална размена

Земноалкални метали у ПВЦ емулзионим полимерима или одређеним стабилизованим полипропиленима могу да „размењују базу” са земноалкалним металима у бојама да би променили боју из плаво-црвене у наранџасту.

ПВЦ емулзиони полимер је метода у којој се ВЦ полимеризује мешањем у воденом раствору емулгатора (као што је натријум додецилсулфонат Ц12Х25СО3На). Реакција садржи На+; да би се побољшала отпорност на топлоту и кисеоник ПП, често се додају 1010, ДЛТДП итд. Кисеоник, антиоксидант 1010 је реакција трансестерификације катализована 3,5-ди-терц-бутил-4-хидроксипропионат метил естром и натријум пентаеритритолом, а ДЛТДП се припрема реакцијом воденог раствора На2С са акрилонитрилом, пропионитрилом и финалном генерисањем хидролизодиопропионске киселине. добијен од естерификација са лаурил алкохолом. Реакција такође садржи На+.

Током обликовања и обраде пластичних производа, резидуални На+ у сировини ће реаговати са језерским пигментом који садржи металне јоне као што је ЦИПигмент Ред48:2 (ББЦ или 2БП): КСЦа2++2На+→КСНа2+ +Ца2+

• Реакција између пигмента и водоник халогенида (ХКС)

Када температура порасте на 170°Ц или под дејством светлости, ПВЦ уклања ХЦИ да би формирао коњуговану двоструку везу.

Запаљиви полиолефин или обојени пластични производи отпорни на пламен који садрже халогене су такође дехидрохалогенисани ХКС када су обликовани на високој температури.

1) Ултрамарин и ХКС реакција

Ултрамарин плави пигмент који се широко користи у бојању пластике или елиминисању жуте светлости, је једињење сумпора.

2) Бакар златни пигмент у праху убрзава оксидативно разлагање ПВЦ сировина

Бакарни пигменти се могу оксидовати у Цу+ и Цу2+ на високој температури, што ће убрзати разлагање ПВЦ-а

3) Уништавање јона метала на полимерима

Неки пигменти имају деструктивни ефекат на полимере. На пример, пигмент манганског језера ЦИПигментРед48:4 није погодан за обликовање ПП пластичних производа. Разлог је тај што јони метала мангана променљиве цене катализују хидропероксид кроз пренос електрона у термалној оксидацији или фотооксидацији ПП. Разлагање ПП доводи до убрзаног старења ПП; естарска веза у поликарбонату се лако хидролизује и разлаже када се загреје, а када се у пигменту налазе метални јони, лакше је промовисати разлагање; јони метала ће такође промовисати термо-кисеонички распад ПВЦ-а и других сировина и изазвати промену боје.

Да сумирамо, при производњи пластичних производа, то је најизводљивији и најефикаснији начин да се избегне употреба обојених пигмената који реагују са сировинама.

3. Реакција између боја и адитива

1) Реакција између пигмената који садрже сумпор и адитива

Пигменти који садрже сумпор, као што је кадмијум жути (чврсти раствор ЦдС и ЦдСе), нису погодни за ПВЦ због слабе отпорности на киселине и не треба их користити са адитивима који садрже олово.

2) Реакција једињења која садрже олово са стабилизаторима који садрже сумпор

Садржај олова у хром жутом пигменту или молибден црвеном реагује са антиоксидансима као што је тиодистеарат ДСТДП.

3) Реакција између пигмента и антиоксиданса

За сировине са антиоксидансима, као што је ПП, неки пигменти ће такође реаговати са антиоксидансима, слабећи на тај начин функцију антиоксиданата и погоршавајући термичку стабилност кисеоника сировина. На пример, фенолни антиоксиданси се лако апсорбују чађом или реагују са њима да изгубе своју активност; фенолни антиоксиданси и јони титанијума у ​​белим или светлим пластичним производима формирају фенолне ароматичне угљоводоничне комплексе да изазову жутило производа. Изаберите одговарајући антиоксидант или додајте помоћне адитиве, као што је со цинка против киселине (цинк стеарат) или фосфит типа П2 да бисте спречили промену боје белог пигмента (ТиО2).

4) Реакција пигмента и стабилизатора светлости

Ефекат пигмената и светлосних стабилизатора, осим реакције пигмената који садрже сумпор и стабилизатора светлости који садрже никл, као што је горе описано, генерално смањује ефикасност светлосних стабилизатора, посебно ефекат ометаних аминских светлосних стабилизатора и азо жутих и црвених пигмената. Ефекат стабилног опадања је очигледнији и није тако стабилан као необојен. Не постоји дефинитивно објашњење за овај феномен.

4. Реакција између адитива

Ако се многи адитиви користе неправилно, могу се појавити неочекиване реакције и производ ће променити боју. На пример, успоривач пламена Сб2О3 реагује са антиоксидансом који садржи сумпор и ствара Сб2С3: Сб2О3+–С–→Сб2С3+–О–

Због тога се мора водити рачуна о избору адитива када се разматрају производне формулације.

5. Помоћни узроци аутооксидације

Аутоматска оксидација фенолних стабилизатора је важан фактор за промоцију промене боје белих или светлих производа. Ова промена боје се у страним земљама често назива „ружичастим“.

Спојен је оксидационим производима као што су БХТ антиоксиданси (2-6-ди-терц-бутил-4-метилфенол), и обликован је као 3,3′,5,5′-стилбен кинон светлоцрвени производ реакције. Ова промена боје се јавља само у присуству кисеоника и воде и у одсуству светлости. Када је изложен ултраљубичастом светлу, светлоцрвени стилбен кинон се брзо разлаже у жути производ са једним прстеном.

6. Таутомеризација обојених пигмената под дејством светлости и топлоте

Неки обојени пигменти подлежу таутомеризацији молекуларне конфигурације под дејством светлости и топлоте, као што је употреба ЦИПиг.Р2 (ББЦ) пигмената за промену из азо типа у тип кинона, што мења првобитни ефекат коњугације и изазива формирање коњугованих веза . смањење, што резултира променом боје од тамно плаво-сјај црвене у светло наранџасто-црвену.

Истовремено, под катализом светлости, он се распада са водом, мењајући кокристалну воду и изазивајући бледење.

7. Узрокују загађивачи ваздуха

Када се пластични производи складиште или користе, неки реактивни материјали, било да су сировине, адитиви или пигменти за бојење, реаговаће са влагом у атмосфери или хемијским загађивачима као што су киселине и алкалије под дејством светлости и топлоте. Изазивају се различите сложене хемијске реакције које ће временом довести до избледења или промене боје.

Ова ситуација се може избећи или ублажити додавањем одговарајућих термичких стабилизатора кисеоника, светлосних стабилизатора или одабиром висококвалитетних адитива и пигмената отпорних на временске услове.