Hogyan oldható meg a gyártott műanyag termékek elszíneződésének problémája?
● A műanyag termékek színezésénél, például a színezőporok vagy a mesterkeverékek használatával, előfordulhat a színváltozás jelensége, ami befolyásolhatja a termék minőségét.
A színváltozás lehetséges okai:
(1) Az alapgyanta oxidatív bomlása okozza a magas hőmérsékletű formázás során;
(2) A műanyag termékek egyes összetevői, például az alap és a segédanyag, vagy az alap és a színező pigment, vagy a segédanyag és a pigment közötti kémiai reakció miatt;
(3) A magas hőmérsékletnek nem ellenálló színező pigment vagy adalékanyagok által okozott, és így tovább.
Az említett tényezők által okozott színváltozás mechanizmusának elemzésével a következőkben a műanyagtermék-gyártók számára nyújtunk hivatkozási alapot, hogy helyesen válasszák ki a nyersanyagokat, és minősített műanyagtermékeket állítsanak elő.
-A műanyag formázási folyamat által okozott színváltozás
1. Az alapgyanta oxidatív lebomlása és elszíneződése a magas hőmérsékletű formázás során.
Ha a műanyag öntőberendezés fűtőgyűrűje vagy fűtőlemeze nem szabályozható és mindig fűtési állapotban van, könnyen okozhat túl magas helyi hőmérsékletet, így a gyanta oxidatív bomlása magas hőmérsékleten történik, a hőérzékeny műanyagok, például a PVC stb. esetében valószínűbb, hogy ez a jelenség megjelenik az öntési folyamat során, és amikor komolyan megtörténik, akkor égett és sárgává vagy akár feketévé válik, és nagyszámú alacsony molekulájú illékony anyag távozik.
Ez a lebontás magában foglalja a depolimerizációt, a véletlenszerű láncbontást, az oldalcsoportok és alacsony molekulatömegek eltávolítását és egyéb reakciókat.
(1) Depolimerizáció
Depolimerizációs reakció először a makromolekula végén a szünet, majd a lánc mechanizmusa szerint gyorsan eltávolítani a monomer, a polimerizáció a felső határérték feletti hőmérséklet polimerizációja különösen könnyen elvégezhető.
(2) Véletlenszerű lánctörés (degradáció)
A polimerek, mint például a PE és más polimerek magas hőmérsékleten történő formázása esetén a fő lánc bármelyik pozícióban megszakadhat, a molekulatömeg gyorsan csökken, de a monomer hozam nagyon kicsi, ezt a fajta reakciót véletlenszerű lánctörésnek, néha degradációnak is nevezik, a szabad gyökök képződésének polietilén lánctörése nagyon aktív, nagyszámú másodlagos hidrogénnel körülvéve, könnyű láncátadási reakció, szinte nincs monomer generáció.
(3) Szubsztituensek eltávolítása
Polivinil-klorid, polivinil-acetát, poliakrilnitril, polifluor-etilén stb. Melegítés hatására a szubsztituenscsoport eltávolításra kerül. Polyvinil-klorid (PVC), például PVC feldolgozása öntés a hőmérséklet alatt 180 ~ 200 ℃, de alacsonyabb hőmérsékleten (például 100 ~ 120 ℃), azaz a kezdete dehidrogénezés (HCl), 200 ℃ körül a veszteség HCl nagyon gyorsan, úgy, hogy a polimer egy sötét színű, az erőssége az alacsonyabb, a teljes reakció röviden a következőképpen írható le: ~ ~ ~ CH2CHCICH2CHCl ~ → → → ~ CH=CHCH=CH ～+2HCl
A szabad HCl katalitikus hatással van a hidrogén-klorid, a fémkloridok, például a hidrogén-klorid és a vas-kloridot alkotó feldolgozó berendezések eltávolítására, a katalitikus hatás elősegítésére: 3HCl + Fe → FeCl3 + 3HCl
A hőkezelés során a PVC-hez a stabilitás javítása érdekében néhány százalék savabszorber, például bárium-sztearát, szerves ón, ólomvegyületek stb. adható.
A kommunális távközlési kábelek távközlési kábelvezetékekkel történő színezésénél a rézvezetőn lévő poliolefinréteg nem stabilizálódik jól, és a polimer-réz határfelületen zöld rézkarboxilát képződik. Ezek a reakciók elősegítik a réz diffúzióját a polimerbe, és felgyorsítják a réz katalitikus oxidációját.
Ezért a poliolefinek oxidatív degradációjának csökkentése érdekében gyakran adnak hozzá fenolos vagy aromás amin antioxidánsokat (AH), amelyek megszüntetik a fenti reakciót, az inaktív A-gyök képződését: ROO- + AH - → ROOH + A-
(4) Oxidatív lebontás
A polimerek a feldolgozás és a felhasználás során a levegő oxigénjének vannak kitéve, és az oxidatív lebomlás felgyorsul, ha hő hatására a polimerek hőnek vannak kitéve.
A poliolefinek termikus oxidációja az autokatalitikus viselkedésű szabadgyök-láncreakció mechanizmusához tartozik, amely három lépésre osztható: a beindulás, a növekedés és a befejezés.
A hidroperoxid-csoport által okozott láncszakadás a molekulatömeg csökkenéséhez vezet, és a homolitikus hasadás fő termékei alkoholok, aldehidek, ketonok, végül karbonsavakká oxidálódnak. A karbonsav a fémkatalizált oxidációban játszik főszerepet.
2. A műanyag formázás és feldolgozás során a színezőanyag a magas hőmérséklet-tűrés miatt lebomlik és elszíneződik.
A műanyagok színezéséhez használt pigmentek vagy színezékek hőmérséklet-ellenállósági határértékkel rendelkeznek, amikor a hőmérséklet eléri ezt a határértéket, a pigmentek vagy színezékek kémiai változásokon mennek keresztül, különböző alacsonyabb molekulatömegű vegyületek keletkeznek, amelyek reakcióképlete bonyolultabb; a különböző pigmentek különböző reakciókkal és termékekkel rendelkeznek, és a különböző pigmentek hőmérséklet-ellenállóságát a súlyveszteség és más analitikai módszerek segítségével lehet kimutatni.
-A színváltozást a színezőanyag és a gyanta közötti reakció okozza.
A színezőanyag és a gyanta közötti reakció elsősorban néhány pigmentben vagy színezékben és gyantában nyilvánul meg feldolgozás és formázás során, ezek a kémiai reakciók a színfázis megváltozásához és a polimer lebomlásához vezetnek, így a termékek teljesítménye megváltozik.
1.redukciós reakció
Bizonyos polimerek, mint például a nejlon és amino műanyagok olvadt állapotban, egy nagyon erős savas redukálószer, akkor lehet, hogy a feldolgozási hőmérséklet nagyon stabil pigmentek vagy színezékek csökken, hogy elhalványul.
2. Lúgcsere hatása
A PVC emulziós polimerben vagy néhány stabilizált polipropilénben lévő alkáliföldfémek "lúgcserét" végezhetnek a színezőanyagban lévő alkáliföldfémekkel, így a szín kék-vörösről narancssárgára változik.
PVC emulziós polimer VC az emulgeálószer (mint például a nátrium-dodecil-szulfát C12H25SO3Na) vizes oldatban a keveréses polimerizációs módszer segítségével, a reakció Na +; annak érdekében, hogy javítsa a hő és az oxigén teljesítménye PP, gyakran hozzáadott 1010, DLTDP és más antioxidánsok, antioxidánsok 1010 egy tercier-butil 3,5 a 4 hidroxi-propánsav metil-észter és nátrium-pentaeritritol katalizált észtercsere reakció. A DLTDP-t Na2S vizes oldat és akrilnitril reakciójával állítják elő, hogy tiodipropionitrilt kapjanak, hidrolizálva tiodipropionsavat, végül lauril-alkohollal észterezik, a reakció Na+ -t is tartalmaz.
Műanyag termékek formázásakor a gyantában maradó Na+ reakcióba lép a fémionokat tartalmazó színkiválasztó pigmenttel, mint például a C.I.Pigment-Red48:2 (BBC vagy 2BP): XCa2++2Na+→2XNa++Ca2+.
3. Reakció a pigment és a hidrogén-halogenid (HX) között
A PVC dekonjugálódik HCI-vé, és konjugált kettős kötéseket képez, ha a hőmérséklet 170 °C-ra emelkedik, vagy fény hatására.
A halogéntartalmú égésgátló poliolefin vagy színes égésgátló műanyag termékek magas hőmérsékleten történő fröccsöntése során szintén hidrogén HX dehalogénezett.
(1) Az ultramarin és a HX közötti reakció
Az ultramarin pigment, amelyet széles körben használnak műanyagok színezésére vagy a sárga fény megszüntetésére, egy kéntartalmú komplex.
(2) A réz pigment felgyorsítja a PVC-gyanta oxidatív bomlását.
A réz pigment magas hőmérsékleten Cu+ és Cu2+ oxidálódhat, ami felgyorsítja a PVC bomlását.
(3) A fémionok romboló hatása a polimerre
Egyes pigmentek romboló hatással vannak a polimerekre, mint például a mangán pigment C.I.PigmentRed48:4 nem alkalmas a PP műanyag termékek formázására, ennek oka abban rejlik, hogy a változó valenciájú fém mangánionjai katalizálják a hidroperoxidok bomlását az elektronok átadásával a PP termikus oxidációjában vagy fotooxidációjában, ami a PP gyorsított öregedéséhez vezet; a polikarbonát észterkötése könnyen hidrolizálódik, ha melegítik és lebomlik a lúgok előtt, és a fémionok könnyebben elősegítik a bomlást, ha pigmentben vannak; a fémionok könnyebben elősegítik a bomlást. Ha a pigmentben fémionok vannak, könnyebben elősegíti a bomlást; a fémionok elősegítik a PVC és más gyanták termo-oxidatív bomlását is, és színváltozásokhoz vezetnek.
Összefoglalva, ez a legmegvalósíthatóbb és leghatékonyabb módja annak, hogy a műanyag termékek gyártása során elkerüljük a gyantával reakcióba lépő színezőanyag használatát.
-A színezőanyagok és a segédanyagok közötti reakció
1、Kéntartalmú pigment és segédanyagok közötti reakció
A kéntartalmú pigmentek, mint például a kadmiumsárga (CdS és CdSe szilárd oldata), nem használhatók PVC-ben a gyenge savállóság miatt, és nem használhatók ólomtartalmú segédanyagokkal együtt.
2、Az ólomtartalmú vegyületek és a kéntartalmú stabilizátorok közötti reakció
Krómsárga pigment vagy molibdén krómvörös az ólomkomponensben és antioxidáns, például tiodisztearát DSTDP reakció.
3、Reakció a pigment és az antioxidáns között
Az antioxidánst tartalmazó gyantában, mint például a PP, néhány pigment és antioxidáns is reakcióba lép, így gyengíti az antioxidáns funkcióját, és a gyanta hő- és oxigénstabilitása rosszabb lesz.
Például a fenolos antioxidáns könnyen felszívódik a korom által, vagy reakcióba lép vele, és elveszíti aktivitását; a fenolos antioxidáns és a titánion fenolos aromás komplexet képez fehér vagy világos színű műanyag termékekben, ami a termékek sárgulását eredményezi; a fehér pigment (TiO2) színváltozását megfelelő antioxidáns kiválasztásával vagy segédanyagok, például cink saválló só (cink-sztearát) vagy P2-típusú foszfit hozzáadásával megakadályozhatjuk.
4、Reakció a pigment és a fénystabilizátor között
Amikor a pigment és a fénystabilizátor reakcióba lép, a korábban említett kéntartalmú pigment és a nikkeltartalmú fénystabilizátor közötti reakció mellett ez általánosságban csökkenti a fénystabilizátor hatását. Különösen akkor, ha az akadályozó amin fénystabilizátor és az azo sárga és vörös pigment szerepe befolyásolja, a fénystabilizáló hatás még nyilvánvalóbban csökken, és nem olyan jó, mint a színtelen stabilizáló hatás, és jelenleg nincs pontos magyarázat erre a jelenségre.
-A segédeszközök közötti reakció
Ha sok segédanyagot helytelenül használnak, váratlan reakció léphet fel, és a termékek színe megváltozhat. Például az égésgátló Sb2O3 reakcióba lép a kénnel, és Sb2S3 keletkezik: Sb2O3+-S-→Sb2S3+-O-.
Ezért a gyártási képlet figyelembevételekor a segédanyagokat gondosan kell kiválasztani.
-Az adalékanyagok önoxidációja miatti színváltozás
A fenolos stabilizátorok önoxidációja fontos tényező a fehér vagy világos színű termékek színváltozásának elősegítésében, amit külföldön gyakran "rózsaszínesedésnek" (vöröses) neveznek.
Az oxidációs termékek, mint például a BHT antioxidáns (2-6-di-terc-butil-4-metilfenol), és a 3,3′,5,5′ homostilbene kinon fényvörös reakciótermékként alakult ki, ez a fajta elszíneződés csak oxigén és víz jelenlétében és fény hiányában fordul elő, ultraibolya fénynek való kitettség, fényvörös homostilbene kinon gyorsan bomlik sárga monociklusos termékké.
-A színező pigmentek színváltozása fény és hő hatására
Fény és hő hatására egyes színező pigmentek molekuláris konfigurációja izomerizmusba változik, például a C.I.Pig.R2(BBC) pigment használata azo-típusból kinon-típusúvá változik, ami megváltoztatja az eredeti konjugációs hatást, és a konjugált kötés csökkenését okozza, és a szín sötétkék-vörösről világos narancsvörösre változik.
Ugyanakkor a fény katalitikus hatására a vízzel együtt bomlik, ami a ko-kristályos vízben változásokat és halványodást okoz.
-A légköri szennyező anyagok által okozott színváltozás
A műanyag termékek tárolásakor vagy használatakor egyes reaktív csoportok, függetlenül a gyantától vagy adalékanyagoktól, illetve a színező pigmentektől, a fény és a hő hatására kölcsönhatásba lépnek a nedvességgel vagy a légkörben lévő kémiai szennyező anyagokkal, például savakkal és lúgokkal, különböző összetett kémiai reakciókat okozva, amelyek hosszú távon elszíneződéshez vagy elszíneződéshez vezetnek.
Megfelelő hő- és oxigénstabilizátorok, fénystabilizátorok hozzáadásával, illetve kiváló minőségű időjárásálló adalékanyagok és pigmentek kiválasztásával ez a helyzet elkerülhető vagy mérsékelhető.