생산된 플라스틱 제품의 변색 문제를 어떻게 해결하나요?

컬러 파우더 또는 마스터 배치와 같은 방법으로 플라스틱 제품에 착색할 경우 색상 변화 현상이 발생하여 제품의 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.

색상 변경의 가능한 원인:

(1) 고온 성형 중 기본 수지의 산화적 분해로 인해 발생합니다;

(2) 베이스와 보조제 또는 베이스와 착색 안료 또는 보조제와 안료와 같은 플라스틱 제품의 일부 구성 요소 간의 화학 반응으로 인해;

(3) 고온에 견디지 못하는 착색 안료 또는 첨가제 등으로 인해 발생합니다.

다음은 이러한 요인으로 인한 색상 변화 메커니즘을 분석하여 플라스틱 제품 제조업체가 원료를 올바르게 선택하고 품질이 우수한 플라스틱 제품을 생산할 수 있도록 참고할 수 있는 정보를 제공하기 위한 것입니다.

-플라스틱 성형 공정으로 인한 색상 변화

1. 고온 성형 중 기본 수지의 산화 분해 및 변색.

플라스틱 성형 장비의 가열 링 또는 가열 플레이트가 제어되지 않고 항상 가열 상태에 있으면 국부 온도가 너무 높아져 수지의 산화 분해가 고온에서 발생하기 쉽고, PVC 등과 같은 열에 민감한 플라스틱의 경우 성형 공정 중에 이러한 현상이 나타날 가능성이 더 높으며 심각하면 타서 노란색으로 변하거나 심지어 검게 변하고 많은 수의 저 분자 휘발성 물질이 빠져 나가는 것을 동반합니다.

이러한 분해에는 해중합, 무작위 사슬 끊기, 곁사슬 및 저분자 제거 및 기타 반응이 포함됩니다.

 

(1) 해중합

해중합 반응은 먼저 휴식의 끝에있는 거대 분자에서 먼저 단량체를 신속하게 제거하기 위해 체인 메커니즘에 따라 특히 수행하기 쉬운 온도 상한 이상의 중합에서 단량체를 신속하게 제거합니다.

 

(2) 무작위 체인 끊김(성능 저하)

고온 성형에서 PE 및 기타 폴리머와 같은 폴리머의 경우 주쇄가 어느 위치에서나 끊어 질 수 있으며 분자량은 빠르게 감소하지만 모노머 수율은 매우 작으며 이러한 종류의 반응을 무작위 사슬 파괴라고하며 때로는 분해라고도하며 자유 라디칼 형성의 폴리에틸렌 사슬 파괴는 매우 활발하며 많은 수의 2 차 수소로 둘러싸여 사슬 전달 반응이 쉽고 모노머 생성은 거의 없습니다.

 

(3) 치환체 제거

폴리염화비닐, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리플루오로에틸렌 등. 가열하면 치환기가 제거됩니다. 예를 들어 폴리 염화 비닐 (PVC), 예를 들어 180 ~ 200 ℃ 이하의 온도에서 PVC 가공 성형이지만 더 낮은 온도 (예 : 100 ~ 120 ℃), 즉 탈수소화 (HCl)의 시작, 200 ℃ 주변의 HCl 손실이 매우 빠르게 발생하여 폴리머가 어두운 색으로, 낮은 강도로 전체 반응은 다음과 같이 간략하게 설명됩니다: ~ ~ CH2CHCICH2CHCl ~ → → ~ CH=CHCH=CH ～ + 2HCl

유리 HCl은 염화수소, 염화수소와 같은 금속 염화물 및 염화철을 형성하는 가공 장비의 제거에 촉매 효과가 있으며 촉매 촉진 : 3HCl + Fe → FeCl3 + 3HCl.

열처리 시 PVC는 안정성을 높이기 위해 스테아린산바륨, 유기틴, 납 화합물 등과 같은 산 흡수제를 몇 퍼센트 첨가해야 합니다.

통신 케이블로 도시 통신 케이블 선로를 착색할 때 구리 도체의 폴리올레핀 층이 잘 안정화되지 않으면 폴리머-구리 계면에 녹색 구리 카복실레이트가 형성됩니다. 이러한 반응은 구리가 폴리머로 확산되는 것을 촉진하고 구리의 촉매 산화를 가속화합니다.

따라서 폴리올레핀의 산화 분해 속도를 줄이기 위해 종종 페놀 또는 방향족 아민 항산화제 (AH)를 첨가하고 위의 반응을 종료하고 비활성 라디칼 A- : ROO- + AH- → ROOH + A-의 형성을 종결합니다.

 

(4) 산화적 분해

폴리머는 가공 및 사용 중에 공기 중의 산소에 노출되며 열을 받으면 산화 분해가 가속화됩니다.

폴리올레핀의 열 산화는 자가 촉매 작용을 하는 자유 라디칼 연쇄 반응 메커니즘에 속하며, 시작, 성장 및 종료의 세 단계로 나눌 수 있습니다.

과산화수소기에 의한 사슬의 단절은 분자량 감소로 이어지며, 자가분해 분열의 주요 생성물은 알코올, 알데히드, 케톤이며, 최종적으로 카르복실산으로 산화됩니다. 카르복실산은 금속 촉매에 의한 산화에 중요한 역할을 합니다.

 

2. 플라스틱 성형 및 가공 시 착색제는 고온 내성으로 인해 분해 및 변색됩니다.

플라스틱 착색에 사용되는 안료 또는 염료는 온도 저항의 한계가 있으며, 온도가이 한계에 도달하면 안료 또는 염료는 화학적 변화를 겪어 반응 공식이 더 복잡한 다양한 저 분자량 화합물을 생성하며 안료마다 반응과 제품이 다르며 다른 안료의 온도 저항은 중량 감소 및 기타 분석 방법을 통해 감지 할 수 있습니다.

-착색제와 수지의 반응으로 인한 색상 변화

착색제와 수지의 반응은 주로 가공 및 성형시 일부 안료 또는 염료와 수지에서 나타나며, 이러한 화학 반응은 색상의 변화와 폴리머의 성능 저하로 이어져 제품의 성능이 변경됩니다.

1. 환원 반응

용융 상태의 나일론 및 아미노 플라스틱과 같은 특정 폴리머는 매우 강한 산성 환원제이며, 가공 온도에서 만들 수있는 것은 매우 안정적인 안료 또는 염료가 퇴색하기 위해 감소합니다.

2. 알칼리 교환 효과

PVC 에멀젼 폴리머 또는 일부 안정화된 폴리프로필렌의 알칼리 토금속은 착색제의 알칼리 토금속과 '알칼리 교환'을 일으켜 색상이 청적색에서 주황색으로 변할 수 있습니다.

PVC 에멀젼 폴리머는 교반 중합 방법을 사용하여 유화제 (예 : 나트륨 도데실 설페이트 C12H25SO3Na) 수용액에서 VC이며, 반응은 Na +를 포함합니다. PP의 열 및 산소 성능을 향상시키기 위해 종종 1010, DLTDP 및 기타 산화 방지제를 첨가하고 산화 방지제 1010은 3,5 a 4 히드 록시 프로판 산 메틸 에스테르와 나트륨 펜타 에리트 리톨 촉매 에스테르 교환 반응에 의한 3차-부틸입니다. DLTDP는 Na2S 수용액과 아크릴로니트릴의 반응으로 티오디프로피오니트릴을 제조하고 가수분해하여 티오디프로피온산을 생성한 후 라 우릴 알코올로 에스테르화하여 제조되며, 반응에는 Na+도 포함되어 있습니다.

플라스틱 제품을 성형할 때 수지에 남아있는 Na+는 금속 이온이 포함된 색상 침전 안료(예: C.I. Pigment-Red48:2(BBC 또는 2BP))와 반응합니다: XCa2++2Na+→2XNa++Ca2+.

3. 안료와 할로겐화수소(HX)의 반응

PVC는 온도가 170°C까지 올라가거나 빛의 작용을 받으면 HCI로 분해되어 공액 이중 결합을 형성합니다.

할로겐 함유 난연성 폴리올레핀 또는 유색 난연성 플라스틱 제품도 고온 성형 시 탈할로겐화 수소 HX를 사용합니다.

(1) 울트라마린과 HX의 반응

플라스틱 착색이나 황색광 제거에 널리 사용되는 군청색 안료는 유황 함유 복합체입니다.

(2) 구리 안료는 PVC 수지의 산화 분해를 가속화합니다.

구리 안료는 고온에서 산화되어 Cu+ 및 Cu2+를 형성하여 PVC의 분해를 가속화할 수 있습니다.

(3) 금속 이온이 폴리머에 미치는 파괴적 영향

망간 안료 C.I.와 같은 일부 안료는 폴리머에 파괴적인 영향을 미칩니다.PigmentRed48:4는 PP 플라스틱 제품 성형에 적합하지 않으며, 그 이유는 가변 원자가 금속의 망간 이온이 PP의 열 산화 또는 광산화에서 전자의 이동을 통해 과산화수소의 분해를 촉매하여 PP의 노화를 가속화하기 때문입니다. 폴리 카보네이트의 에스테르 결합은 가열시 가수 분해되기 쉽고 알칼리에 직면하여 분해되며 금속 이온은 안료에있을 때 분해를 더 쉽게 촉진 할 것이며 금속 이온은 분해를 더 쉽게 촉진 할 것입니다. 안료에 금속 이온이 있으면 분해를 촉진하는 것이 더 쉬우며, 금속 이온은 PVC 및 기타 수지의 열 산화 분해를 촉진하고 색상 변화를 유발합니다.

요약하자면, 플라스틱 제품을 생산할 때 수지와 반응하는 착색 안료를 사용하지 않는 것이 가장 실현 가능하고 효과적인 방법입니다.

-착색제와 보조제 간의 반응

1, 유황 함유 안료와 보조제 간의 반응

카드뮴 황색(CdS 및 CdSe의 고용액)과 같은 황 함유 안료는 내산성이 약하므로 PVC에 사용해서는 안 되며 납 함유 보조제와 함께 사용해서는 안 됩니다.

2, 납 함유 화합물과 황 함유 안정제 간의 반응

납 성분의 크롬 황색 색소 또는 몰리브덴 크롬 레드와 티오디스테아레이트 DSTDP 반응과 같은 항산화제.

3, 안료와 항산화제 간의 반응

PP와 같은 산화 방지제가 함유된 수지에서는 일부 안료와 산화 방지제가 반응하여 산화 방지제의 기능이 약화되고 수지의 열 및 산소 안정성이 저하됩니다.

예를 들어 페놀계 산화방지제는 카본 블랙에 쉽게 흡수되거나 반응하여 활성을 잃을 수 있으며, 페놀계 산화방지제와 티타늄 이온이 흰색 또는 밝은 색상의 플라스틱 제품에 페놀 방향족 복합체를 형성하여 제품이 황변 현상을 일으키는 경우 적절한 산화방지제를 선택하거나 제산제(스테아린산 아연) 또는 P2 형 아인산염과 같은 보조 첨가제를 첨가하여 흰색 안료(TiO2)의 색상 변화를 방지할 수 있습니다.

4, 안료와 광안정제 간의 반응

안료와 광 안정제가 반응하면 앞서 언급 한 황 함유 안료와 니켈 함유 광 안정제 간의 반응 외에도 일반적으로 광 안정제의 효과를 감소시킵니다. 특히 아민 광 안정제와 아조 황색 및 적색 안료를 방해하는 역할의 영향을 받으면 광 안정화 효과가 더욱 분명하게 감소하고 무색 안정화 효과만큼 좋지 않으며 현재이 현상에 대한 정확한 설명이 없습니다.

-보조자 간의 반응

많은 보조제를 부적절하게 사용하면 예기치 않은 반응이 발생하여 제품의 색이 변할 수 있습니다. 예를 들어, 난연제인 Sb2O3는 황과 반응하여 Sb2S3를 형성합니다: Sb2O3+-S-→Sb2S3+-O-.

따라서 생산 공식을 고려할 때 보조제를 신중하게 선택해야 합니다.

-첨가물의 자동 산화로 인한 색상 변화

페놀 안정제의 자동 산화는 흰색 또는 밝은 색상의 제품의 색상 변화를 촉진하는 중요한 요인으로, 외국에서는 종종 "핑킹"(붉은 색)이라고 불립니다.

이는 BHT 산화 방지제(2-6-디-터트-부틸-4-메틸페놀)와 같은 산화 생성물과 결합하여 3,3′,5,5′의 호모스틸벤 퀴논 연적색 반응 생성물로 형성되며, 이러한 종류의 변색은 산소와 물이 존재하고 빛이 없을 때만 발생하며 자외선에 노출되면 연적색 호모스틸벤 퀴논이 노란색 단환 생성물로 빠르게 분해됩니다.

-빛과 열의 작용에 따른 착색 안료의 색상 변화

빛과 열의 작용으로 일부 착색 안료의 분자 구성이 이성질체로 변화하는데, 예를 들어 C.I.Pig.R2(BBC) 안료를 사용하면 아조 유형에서 퀴논 유형으로 변경되어 원래의 공액 효과가 변경되고 공액 결합이 감소하여 색상이 진한 청색-적색에서 밝은 주황색-적색으로 변합니다.

동시에 빛의 촉매 효과에 의해 물과 함께 분해되어 공결정수에 변화를 일으키고 퇴색합니다.

-대기 오염 물질로 인한 색상 변화

플라스틱 제품을 보관하거나 사용할 때 수지나 첨가제, 착색 안료 등 일부 반응기는 빛과 열의 작용으로 수분이나 산, 알칼리 등 대기 중의 화학 오염 물질과 상호작용하여 다양하고 복잡한 화학 반응을 일으켜 장기적으로 변색 또는 변색이 발생할 수 있습니다.

적절한 열 및 산소 안정제, 광 안정제를 추가하거나 고품질의 내후성 첨가제 및 안료를 선택하면 이러한 상황을 피하거나 완화할 수 있습니다.