Wie lässt sich das Problem der Verfärbung von Kunststofferzeugnissen lösen?
Beim Einfärben von Kunststoffprodukten mit Farbpulvern oder Masterbatches kann es zu Farbveränderungen kommen, die die Qualität des Produkts beeinträchtigen.
Mögliche Ursachen der Farbveränderung:
(1) Verursacht durch oxidativen Abbau des Basisharzes während der Hochtemperaturformung;
(2) Aufgrund der chemischen Reaktion zwischen einigen Bestandteilen der Kunststoffprodukte, wie z. B. der Basis und dem Hilfsstoff oder der Basis und dem Farbpigment oder dem Hilfsstoff und dem Pigment;
(3) Verursacht durch Farbpigmente oder Zusatzstoffe, die nicht hochtemperaturbeständig sind, usw.
Durch die Analyse des Mechanismus der Farbveränderung, der durch diese Faktoren verursacht wird, soll den Herstellern von Kunststofferzeugnissen ein Anhaltspunkt gegeben werden, damit sie die Rohstoffe richtig auswählen und qualifizierte Kunststofferzeugnisse herstellen können.
-Farbveränderung durch den Kunststoffformungsprozess
1. Oxidativer Abbau und Verfärbung des Basisharzes während des Hochtemperaturgießens.
Wenn der Heizring oder die Heizplatte der Kunststoff-Formanlage unkontrolliert und immer im Heizzustand ist, kann die lokale Temperatur leicht zu hoch werden, so dass die oxidative Zersetzung des Harzes bei hoher Temperatur auftritt. Bei hitzeempfindlichen Kunststoffen wie PVC usw. ist es wahrscheinlicher, dass dieses Phänomen während des Formprozesses auftritt, und wenn es ernst ist, wird es verbrannt und gelb oder sogar schwarz, und es entweicht eine große Anzahl von niedermolekularen flüchtigen Bestandteilen.
Dieser Abbau umfasst Depolymerisation, zufälligen Kettenbruch, Entfernung von Seitengruppen und niedermolekularen Bestandteilen und andere Reaktionen.
(1) Depolymerisation
Depolymerisation Reaktion ist zunächst in der Makromolekül am Ende der Pause, und dann nach der Kette Mechanismus, um schnell zu entfernen, das Monomer, in der Polymerisation der oberen Grenze der Temperatur über die besonders einfach zu realisieren.
(2) Zufälliger Kettenbruch (Degradation)
Für Polymere wie PE und andere Polymere in der Hochtemperatur-Formenbau, seine Hauptkette kann an jeder Stelle gebrochen werden, das Molekulargewicht sinkt schnell, aber die Monomer-Ausbeute ist sehr klein, diese Art von Reaktion wird als zufällige Kettenbruch, manchmal auch als Abbau, Polyethylen Kettenbruch der Bildung von freien Radikalen ist sehr aktiv, umgeben von einer großen Anzahl von sekundären Wasserstoff, leicht zu Ketten-Transfer-Reaktion, fast keine Monomer Generation.
(3) Entfernung von Substituenten
Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyacrylnitril, Polyfluorethylen, usw. Beim Erhitzen wird die Substituentengruppe entfernt. Polyvinylchlorid (PVC), zum Beispiel, PVC-Verarbeitung Formen in der Temperatur unter 180 ~ 200 ℃, aber bei niedrigeren Temperaturen (z. B. 100 ~ 120 ℃), das heißt, der Beginn der Dehydrierung (HCl), 200 ℃ um den Verlust von HCl sehr schnell, so dass das Polymer in eine dunkle Farbe, die Stärke der unteren, die gesamte Reaktion ist kurz wie folgt beschrieben: ~ ~ CH2CHCICH2CHCl ~ → → ~ CH=CHCH=CH ～+2HCl
Freie HCl hat eine katalytische Wirkung auf die Entfernung von Chlorwasserstoff, Metallchloride, wie Chlorwasserstoff und Verarbeitungsanlagen zu Eisenchlorid zu bilden, zu fördern katalytische: 3HCl + Fe → FeCl3 + 3HCl
Bei der thermischen Verarbeitung von PVC werden einige Prozent Säureabsorber wie Bariumstearat, Organozinn, Bleiverbindungen usw. zugesetzt, um die Stabilität zu verbessern.
Bei der Einfärbung von kommunalen Fernmeldekabeln mit Kommunikationskabeln ist die Polyolefinschicht auf dem Kupferleiter nicht gut stabilisiert, und an der Grenzfläche zwischen Polymer und Kupfer bildet sich grünes Kupfercarboxylat. Diese Reaktionen fördern die Diffusion von Kupfer in das Polymer und beschleunigen die katalytische Oxidation von Kupfer.
Um die Geschwindigkeit des oxidativen Abbaus von Polyolefinen zu verringern, werden daher häufig phenolische oder aromatische Amin-Antioxidantien (AH) hinzugefügt, die die oben genannte Reaktion, die Bildung des inaktiven Radikals A- beenden: ROO- + AH - → ROOH + A-
(4) Oxidative Zersetzung
Polymere sind bei der Verarbeitung und Verwendung dem Luftsauerstoff ausgesetzt, und der oxidative Abbau wird durch Wärmeeinwirkung beschleunigt.
Die thermische Oxidation von Polyolefinen gehört zum Mechanismus der radikalischen Kettenreaktion mit autokatalytischem Verhalten, der sich in die drei Schritte Initiierung, Wachstum und Beendigung unterteilen lässt.
Der durch die Hydroperoxidgruppe verursachte Kettenbruch führt zu einer Verringerung des Molekulargewichts, und die Hauptprodukte der homolytischen Spaltung sind Alkohole, Aldehyde, Ketone und schließlich zu Carbonsäuren oxidierte Verbindungen. Die Carbonsäure spielt eine wichtige Rolle bei der metallkatalysierten Oxidation.
2. Beim Formen und Verarbeiten von Kunststoffen zersetzt sich der Farbstoff und verfärbt sich aufgrund der hohen Temperaturunverträglichkeit.
Die Pigmente oder Farbstoffe, die zum Färben von Kunststoffen verwendet werden, haben eine begrenzte Temperaturbeständigkeit. Wenn die Temperatur diese Grenze erreicht, werden die Pigmente oder Farbstoffe chemischen Veränderungen unterzogen, wobei eine Vielzahl von Verbindungen mit geringerem Molekulargewicht entstehen, deren Reaktionsformel komplizierter ist.
-Farbveränderung durch die Reaktion zwischen Farbstoff und Harz
Die Reaktion zwischen Farbstoff und Harz zeigt sich vor allem in einigen Pigmenten oder Farbstoffen und Harz bei der Verarbeitung und Formgebung. Diese chemischen Reaktionen führen zu einer Veränderung der Farbphase und zum Abbau des Polymers, so dass sich die Leistung der Produkte verändert.
1. Reduktionsreaktion
Bestimmte Polymere, wie Nylon und Amino-Kunststoffe im geschmolzenen Zustand, ist ein sehr starkes saures Reduktionsmittel, können sie in der Verarbeitungstemperatur ist sehr stabil Pigmente oder Farbstoffe werden reduziert, um zu verblassen.
2. Alkaliaustausch-Effekt
Die Erdalkalimetalle in PVC-Emulsionspolymeren oder einigen stabilisierten Polypropylenen können einen "alkalischen Austausch" mit den Erdalkalimetallen im Farbstoff eingehen, wodurch sich die Farbe von blau-rot nach orange ändert.
PVC-Emulsionspolymer ist VC in der Emulgator (wie Natriumdodecylsulfat C12H25SO3Na) wässrige Lösung mit Hilfe von Rühren Polymerisationsverfahren, die Reaktion enthält Na +; um die Wärme und Sauerstoff Leistung von PP zu verbessern, oft hinzugefügt 1010, DLTDP und andere Antioxidantien, Antioxidantien 1010 ist ein tertiär-Butyl von 3,5 a 4 Hydroxypropansäure-Methylester und Natrium Pentaerythritol katalysierte Ester Austauschreaktion. DLTDP wird durch die Reaktion von wässriger Na2S-Lösung und Acrylnitril zur Herstellung von Thiodipropionitril hergestellt, hydrolysiert, um Thiodipropionsäure zu erzeugen, und schließlich mit Laurylalkohol verestert, wobei die Reaktion auch Na+ enthält.
Beim Formen von Kunststoffprodukten reagiert das restliche Na+ im Harz mit dem Farbausscheidungspigment, das Metallionen enthält, wie z. B. C.I.Pigment-Red48:2(BBC oder 2BP): XCa2++2Na+→2XNa++Ca2+.
3. Reaktion zwischen Pigment und Halogenwasserstoff (HX)
PVC wird zu HCI dekonjugiert und bildet konjugierte Doppelbindungen, wenn die Temperatur auf 170 °C ansteigt oder unter Lichteinwirkung.
Halogenhaltige flammhemmende Polyolefine oder farbige flammhemmende Kunststoffe werden bei der Hochtemperaturformung ebenfalls mit Wasserstoff HX dehalogeniert.
(1) Reaktion zwischen Ultramarin und HX
Das Ultramarinpigment, das häufig zur Einfärbung von Kunststoffen oder zur Beseitigung von gelbem Licht verwendet wird, ist ein schwefelhaltiger Komplex.
(2) Das Kupferpigment beschleunigt die oxidative Zersetzung von PVC-Harz.
Kupferpigmente können bei hohen Temperaturen zu Cu+ und Cu2+ oxidiert werden, wodurch die Zersetzung von PVC beschleunigt wird.
(3) Zerstörende Wirkung von Metallionen auf Polymere
Einige Pigmente haben eine zerstörerische Wirkung auf Polymere, wie das Manganpigment C.I.PigmentRed48:4 ist nicht geeignet für PP-Kunststoff-Produkte Formen, der Grund liegt darin, dass Mangan-Ionen von variabler Wertigkeit Metall katalysieren die Zersetzung von Hydroperoxiden durch die Übertragung von Elektronen in der thermischen Oxidation oder Photo-Oxidation von PP, die zu einer beschleunigten Alterung von PP führt; Ester-Bindung von Polycarbonat ist leicht zu hydrolysieren, wenn erhitzt und zersetzen sich in das Gesicht von Alkali, und die Metall-Ionen wird die Zersetzung leichter zu fördern, wenn es in Pigment; Metall-Ionen wird die Zersetzung leichter zu fördern. Sobald Metallionen im Pigment enthalten sind, ist es einfacher, die Zersetzung zu fördern; Metallionen fördern auch die thermo-oxidative Zersetzung von PVC und anderen Harzen und führen zu Farbveränderungen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verwendung von Farbpigmenten, die bei der Herstellung von Kunststoffprodukten mit dem Harz reagieren, am besten vermieden werden kann.
-Reaktion zwischen Farbstoffen und Hilfsmitteln
1、Reaktion zwischen schwefelhaltigem Pigment und Hilfsstoffen
Schwefelhaltige Pigmente, wie z. B. Cadmiumgelb (Mischkristall aus CdS und CdSe), sollten wegen ihrer schlechten Säurebeständigkeit nicht in PVC verwendet werden, und sie sollten nicht zusammen mit bleihaltigen Hilfsmitteln eingesetzt werden.
2、Reaktion zwischen bleihaltigen Verbindungen und schwefelhaltigen Stabilisatoren
Chromgelbes Pigment oder Molybdän-Chromrot in der Bleikomponente und Antioxidans wie Thiodistearat DSTDP-Reaktion.
3、Reaktion zwischen Pigment und Antioxidans
In Harzen mit Antioxidantien, wie z. B. PP, reagieren auch einige Pigmente und Antioxidantien, wodurch die Funktion der Antioxidantien geschwächt und die Wärme- und Sauerstoffbeständigkeit des Harzes beeinträchtigt wird.
Zum Beispiel können phenolische Antioxidantien leicht von Ruß absorbiert werden oder mit ihm reagieren und ihre Wirkung verlieren; phenolische Antioxidantien und Titanionen bilden in weißen oder hellen Kunststoffprodukten einen phenolischen aromatischen Komplex, der die Produkte vergilben lässt. Wir können verhindern, dass sich die Farbe des weißen Pigments (TiO2) verändert, indem wir ein geeignetes Antioxidans auswählen oder Hilfsstoffe wie z. B. Zinkantisäuresalz (Zinkstearat) oder Phosphit vom Typ P2 hinzufügen.
4、Reaktion zwischen Pigment und Lichtstabilisator
Wenn Pigment und Lichtstabilisator reagieren, wird zusätzlich zu der bereits erwähnten Reaktion zwischen schwefelhaltigem Pigment und nickelhaltigem Lichtstabilisator die Wirkung des Lichtstabilisators im Allgemeinen verringert. Vor allem, wenn es durch die Rolle der hinderlichen Amin Lichtstabilisator und Azo gelb und rot Pigment betroffen ist, nimmt die Lichtstabilisierung Wirkung noch deutlicher, und es ist nicht so gut wie die ungefärbt stabilisierende Wirkung, und es gibt keine genaue Erklärung für dieses Phänomen derzeit.
-Reaktion zwischen Hilfskräften
Wenn viele Hilfsstoffe unsachgemäß verwendet werden, kann es zu unerwarteten Reaktionen kommen, die zu einer Farbänderung der Produkte führen. Zum Beispiel reagiert das Flammschutzmittel Sb2O3 mit Schwefel zu Sb2S3: Sb2O3+-S-→Sb2S3+-O-.
Daher müssen die Hilfsstoffe bei der Auswahl der Produktionsformel sorgfältig ausgewählt werden.
-Farbveränderung durch Autooxidation von Additiven
Die Selbstoxidation von phenolischen Stabilisatoren ist ein wichtiger Faktor für die Farbveränderung von weißen oder hellen Produkten, die im Ausland oft als "Pinking" (rötlich) bezeichnet wird.
Es ist durch die Oxidationsprodukte wie BHT Antioxidans (2-6-di-tert-Butyl-4-methylphenol) gekoppelt und als 3,3′,5,5′ ein Homostilbenchinon hellrotes Reaktionsprodukt geformt, diese Art der Verfärbung tritt nur in Gegenwart von Sauerstoff und Wasser und die Abwesenheit von Licht, Exposition gegenüber UV-Licht, hellrot Homostilbenchinon wird schnell in ein gelbes monozyklisches Produkt zersetzt.
-Farbveränderung von Farbpigmenten unter Einwirkung von Licht und Wärme
Unter der Einwirkung von Licht und Wärme ändert sich die Molekülkonfiguration einiger Farbpigmente in eine Isomerie, z. B. ändert sich bei der Verwendung von C.I.Pig.R2(BBC)-Pigmenten der Azo-Typ in den Chinon-Typ, wodurch sich der ursprüngliche Konjugationseffekt ändert und die Reduktion der konjugierten Bindung bewirkt wird, wodurch sich die Farbe von Dunkelblau-Rot in Hell-Orange-Rot ändert.
Gleichzeitig zersetzt es sich unter der katalytischen Wirkung von Licht mit Wasser, was zu Veränderungen des kokristallinen Wassers und zum Verblassen führt.
-Veränderung der Farbe durch Luftschadstoffe
Wenn Kunststofferzeugnisse gelagert oder verwendet werden, treten einige reaktive Gruppen, unabhängig von Harz, Additiven oder Farbpigmenten, unter Einwirkung von Licht und Wärme in Wechselwirkung mit Feuchtigkeit oder chemischen Verunreinigungen in der Atmosphäre, wie z. B. Säuren und Laugen, und verursachen verschiedene komplexe chemische Reaktionen, die langfristig zu einer Verfärbung oder Entfärbung führen.
Durch die Zugabe geeigneter Wärme- und Sauerstoffstabilisatoren, Lichtstabilisatoren oder die Auswahl hochwertiger Bewitterungsadditive und Pigmente kann diese Situation vermieden oder abgemildert werden.