Hoe los je het probleem van verkleuring van geproduceerde kunststof producten op?

Bij het kleuren van kunststof producten met methoden zoals kleurpoeders of masterbatches kan het fenomeen van kleurverandering optreden, wat de kwaliteit van het product beïnvloedt.

Mogelijke oorzaken van kleurverandering:

(1) Veroorzaakt door oxidatieve degradatie van het basishars tijdens het gieten bij hoge temperatuur;

(2) Door de chemische reactie tussen sommige componenten van de kunststofproducten, zoals de basis en het hulpstof, of de basis en het kleurpigment, of de hulpstof en het pigment;

(3) Veroorzaakt door het kleurpigment of additieven die niet bestand zijn tegen hoge temperaturen, enzovoort.

Door het analyseren van het mechanisme van kleurverandering veroorzaakt door deze factoren, is het volgende bedoeld als referentie voor fabrikanten van kunststof producten, zodat ze grondstoffen op de juiste manier kunnen kiezen en gekwalificeerde kunststof producten kunnen maken.

-Kleurverandering veroorzaakt door plastic gietproces

1. Oxidatieve degradatie en verkleuring van basishars tijdens gieten bij hoge temperatuur.

Als de verwarmingsring of verwarmingsplaat van de kunststof gietmachine niet onder controle is en altijd in de verwarmingsstand staat, is het gemakkelijk om de lokale temperatuur te hoog te laten oplopen, zodat de oxidatieve ontbinding van de hars optreedt bij hoge temperatuur. Voor die hittegevoelige kunststoffen, zoals PVC, enz. is het waarschijnlijker dat dit fenomeen optreedt tijdens het gietproces en als het ernstig is, wordt het verbrand en geel of zelfs zwart en ontsnapt er een groot aantal laagmoleculaire vluchtige stoffen.

Deze afbraak omvat depolymerisatie, willekeurige ketenbreuk, verwijdering van zijgroepen en lage moleculen en andere reacties.

 

(1) Depolymerisatie

Depolymerisatiereactie is eerst in het macromolecuul aan het einde van de breuk, en dan volgens het ketenmechanisme om snel het monomeer te verwijderen, in de polymerisatie van de bovengrens van temperatuur boven de bijzonder gemakkelijk uit te voeren.

 

(2) Willekeurige kettingbreuk (afbraak)

Voor polymeren zoals PE en andere polymeren bij gieten op hoge temperatuur, kan de hoofdketen op elke willekeurige plaats worden gebroken, het molecuulgewicht neemt snel af, maar de monomeeropbrengst is zeer klein, dit soort reactie wordt willekeurig breken van de keten genoemd, soms ook afbraak genoemd, polyethyleen ketenbreuk van de vorming van vrije radicalen is zeer actief, omgeven door een groot aantal secundaire waterstof, gemakkelijk om kettingoverdracht reactie, bijna geen monomeer generatie.

 

(3) Verwijdering van substituenten

Polyvinylchloride, polyvinylacetaat, polyacrylonitril, polyfluorethyleen, enz. Bij verhitting wordt de substituentgroep verwijderd. Polyvinylchloride (PVC), bijvoorbeeld PVC verwerking gieten in de temperatuur onder 180 ~ 200 ℃, maar bij lagere temperaturen (zoals 100 ~ 120 ℃), dat wil zeggen, het begin van de dehydrogenering (HCl), 200 ℃ rond het verlies van HCl zeer snel, zodat het polymeer in een donkere kleur, de sterkte van de lagere, de totale reactie wordt kort beschreven als volgt: ~ ~ CH2CHCICH2CHCl ~ → → ~ CH=CHCH=CH ～+2HCl

Vrij HCl heeft een katalyserend effect op de verwijdering van waterstofchloride, metaalchloriden, zoals waterstofchloride en verwerkingsapparatuur om ijzerchloride te vormen, om de katalytische te bevorderen: 3HCl + Fe → FeCl3 + 3HCl

Aan PVC moet bij thermische verwerking een paar procent zuurabsorberend materiaal worden toegevoegd, zoals bariumstearaat, organotin, loodverbindingen enz. om de stabiliteit te verbeteren.

Bij het inkleuren van gemeentelijke telecommunicatiekabels met communicatiekabels wordt de polyolefine laag op de koperen geleider niet goed gestabiliseerd en zal er groen kopercarboxylaat ontstaan op het grensvlak tussen polymeer en koper. Deze reacties bevorderen de diffusie van koper in het polymeer en versnellen de katalytische oxidatie van koper.

Daarom, om de snelheid van oxidatieve afbraak van polyolefinen verminderen, vaak fenolische of aromatische amine antioxidanten (AH), beëindigen de bovenstaande reactie, de vorming van inactieve radicaal A-: ROO- + AH - → ROOH + A-

 

(4) Oxidatieve afbraak

Polymeren worden tijdens verwerking en gebruik blootgesteld aan zuurstof in de lucht en oxidatieve degradatie wordt versneld wanneer ze worden blootgesteld aan hitte.

Thermische oxidatie van polyolefinen behoort tot het kettingreactiemechanisme van vrije radicalen met autokatalytisch gedrag, dat kan worden onderverdeeld in drie stappen: initiatie, groei en beëindiging.

Het breken van de keten door de hydroperoxidegroep leidt tot een afname van het moleculaire gewicht en de belangrijkste producten van de homolytische splitsing zijn alcoholen, aldehyden, ketonen en uiteindelijk geoxideerd tot carbonzuren. Carboxylzuur speelt een belangrijke rol in metaalgekatalyseerde oxidatie.

 

2. Bij het gieten en verwerken van plastic zal de kleurstof ontbinden en verkleuren vanwege de intolerantie voor hoge temperaturen.

De pigmenten of kleurstoffen die worden gebruikt voor het kleuren van kunststoffen hebben de grens van temperatuurbestendigheid. Wanneer de temperatuur deze grens bereikt, ondergaan de pigmenten of kleurstoffen chemische veranderingen, waardoor een verscheidenheid aan verbindingen met een lager moleculair gewicht ontstaat, waarvan de reactieformule gecompliceerder is; verschillende pigmenten hebben verschillende reacties en producten en de temperatuurbestendigheid van verschillende pigmenten kan worden gedetecteerd via gewichtsverlies en andere analysemethoden.

-Kleurverandering veroorzaakt door de reactie tussen kleurstof en hars

De reactie tussen kleurstof en hars komt voornamelijk tot uiting in sommige pigmenten of kleurstoffen en hars tijdens het verwerken en gieten, deze chemische reacties zullen leiden tot de verandering van kleurfase en degradatie van polymeer, zodat de prestaties van producten zullen worden gewijzigd.

1.Reductie reactie

Bepaalde polymeren, zoals nylon en amino kunststoffen in de gesmolten toestand, is een zeer sterk zuur reductiemiddel, kunnen ze in de verwerkingstemperatuur is zeer stabiel pigmenten of kleurstoffen worden gereduceerd tot vervagen.

2. Alkali-uitwisselingseffect

De aardalkalimetalen in PVC-emulsiepolymeer of sommige gestabiliseerde polypropyleen kunnen "alkalische uitwisseling" hebben met aardalkalimetalen in de kleurstof, waardoor de kleur verandert van blauwrood naar oranje.

PVC-emulsiepolymeer is VC in de emulgator (zoals natriumdodecylsulfaat C12H25SO3Na) waterige oplossing met behulp van roerende polymerisatiemethode, de reactie bevat Na +; om de warmte en zuurstof prestaties van PP te verbeteren, vaak toegevoegd 1010, DLTDP en andere antioxidanten, antioxidanten 1010 is een tertiair-butyl door 3,5 een 4 hydroxypropaanzuur methylester en natrium pentaerythritol gekatalyseerde ester uitwisselingsreactie. DLTDP wordt bereid door de reactie van Na2S waterige oplossing en acrylonitril om thiodipropionitril te bereiden, gehydrolyseerd om thiodipropionzuur te genereren, en ten slotte veresterd met laurylalcohol, de reactie bevat ook Na+.

Bij het gieten van kunststof producten zal het resterende Na+ in de hars reageren met het kleurneerslagpigment dat metaalionen bevat, zoals C.I.Pigment-Red48:2(BBC of 2BP): XCa2++2Na+→2XNa++Ca2+.

3. Reactie tussen pigment en waterstofhalogenide (HX)

PVC wordt gedeconjugeerd tot HCI en vormt geconjugeerde dubbele bindingen wanneer de temperatuur stijgt tot 170°C of onder invloed van licht.

Halogeenhoudende brandvertragende polyolefine of gekleurde brandvertragende kunststofproducten worden ook gehalogeneerd met waterstof HX bij gieten bij hoge temperaturen.

(1) Reactie tussen Ultramarijn en HX

Ultramarijn pigment, dat veel wordt gebruikt voor het kleuren van kunststoffen of het elimineren van geel licht, is een zwavelhoudend complex.

(2) Koperpigment versnelt de oxidatieve afbraak van PVC-hars.

Koperpigment kan bij hoge temperatuur oxideren tot Cu+ en Cu2+, wat de afbraak van PVC versnelt.

(3) Destructief effect van metaalionen op polymeer

Sommige pigmenten hebben een destructief effect op polymeren, zoals mangaanpigment C.I.PigmentRed48:4 is niet geschikt voor PP plastic producten gieten, de reden ligt in dat mangaanionen van variabele valentie metaal katalyseren de ontleding van hydroperoxiden door de overdracht van elektronen in de thermische oxidatie of foto-oxidatie van PP, wat leidt tot de versnelde veroudering van PP; esterbinding van polycarbonaat is gemakkelijk te hydrolyseren bij verhitting en ontleden in het gezicht van alkali, en de metaalionen zal de ontleding gemakkelijker te bevorderen wanneer er in pigment; metaalionen zal de ontleding gemakkelijker te bevorderen. Zodra er metaalionen in het pigment zitten, is het gemakkelijker om de ontleding te bevorderen; metaalionen bevorderen ook de thermo-oxidatieve ontleding van PVC en andere harsen en leiden tot kleurveranderingen.

Kortom, het is de meest haalbare en effectieve manier om het gebruik van kleurpigment dat reageert met hars te vermijden bij de productie van plastic producten.

-Reactie tussen kleurstoffen en hulpstoffen

1,Reactie tussen zwavelhoudend pigment en hulpstoffen

Zwavelhoudende pigmenten, zoals cadmiumgeel (vaste oplossing van CdS en CdSe), mogen niet worden gebruikt in PVC vanwege de slechte zuurbestendigheid en mogen niet samen met loodhoudende hulpstoffen worden gebruikt.

2、Reactie tussen loodhoudende verbindingen en zwavelhoudende stabilisatoren

Chroomgeel pigment of molybdeen chroomrood in de loodcomponent en antioxidant zoals thiodistearaat DSTDP-reactie.

3,Reactie tussen pigment en antioxidant

In hars met antioxidant, zoals PP, zullen sommige pigmenten en antioxidanten ook reageren, waardoor de functie van antioxidant verzwakt en de thermische en zuurstofstabiliteit van hars minder wordt.

Fenolische antioxidanten kunnen bijvoorbeeld gemakkelijk geabsorbeerd worden door roet of ermee reageren en hun activiteit verliezen; fenolische antioxidanten en titaniumionen vormen fenolische aromatische complexen in witte of lichtgekleurde plastic producten waardoor de producten vergelen; we kunnen voorkomen dat het witte pigment (TiO2) van kleur verandert door geschikte antioxidanten te kiezen of hulpadditieven toe te voegen zoals zinkantiaanzout (zinkstearaat) of P2-type fosfiet.

4,Reactie tussen pigment en lichte stabilisator

Wanneer pigment en lichtstabilisator reageren, zal naast de eerder genoemde reactie tussen zwavelhoudend pigment en nikkelhoudende lichtstabilisator, het effect van lichtstabilisator in het algemeen verminderen. Vooral wanneer het wordt beïnvloed door de rol van belemmerende amine lichtstabilisator en azo-geel en rood pigment, neemt het lichtstabiliserende effect nog duidelijker af, en het is niet zo goed als het ongekleurde stabiliserende effect, en er is momenteel geen exacte verklaring voor dit fenomeen.

-Reactie tussen hulpmiddelen

Als er veel hulpstoffen verkeerd worden gebruikt, kunnen er onverwachte reacties optreden waardoor de producten van kleur veranderen. De vlamvertrager Sb2O3 reageert bijvoorbeeld met zwavel tot Sb2S3: Sb2O3+-S-→Sb2S3+-O-.

Daarom moeten de hulpstoffen zorgvuldig worden geselecteerd wanneer de productieformule wordt overwogen.

-Kleurverandering door auto-oxidatie van additieven

Auto-oxidatie van fenolstabilisatoren is een belangrijke factor in het bevorderen van de kleurverandering van witte of lichtgekleurde producten, wat in het buitenland vaak "pinking" (roodachtig) wordt genoemd.

Het wordt gekoppeld door de oxidatieproducten zoals BHT antioxidant (2-6-di-tert-butyl-4-methylfenol), en gevormd als 3,3′,5,5′ een homostilbeen quinon lichtrood reactieproduct, dit soort verkleuring treedt alleen op in aanwezigheid van zuurstof en water en de afwezigheid van licht, blootstelling aan ultraviolet licht, lichtrood homostilbeen quinon wordt snel afgebroken tot een geel monocyclisch product.

-Kleurverandering van kleurpigmenten onder invloed van licht en warmte

Onder invloed van licht en warmte verandert de moleculaire configuratie van sommige kleurpigmenten in isomerisme, bijvoorbeeld het gebruik van C.I.Pig.R2(BBC)-pigment verandert van azotype in chinontype, wat het oorspronkelijke conjugatie-effect verandert en de reductie van de conjugaatbinding veroorzaakt, waardoor de kleur verandert van donkerblauwrood in licht oranjerood.

Tegelijkertijd, onder het katalytische effect van licht, ontleedt het met water, waardoor veranderingen in het co-kristallijne water ontstaan en het vervaagt.

-Kleurverandering veroorzaakt door luchtverontreinigende stoffen

Wanneer plastic producten worden opgeslagen of gebruikt, zullen sommige reactieve groepen, ongeacht hars of additieven of kleurpigmenten, onder invloed van licht en warmte reageren met vocht of chemische verontreinigingen in de atmosfeer, zoals zuur en alkali, waardoor verschillende complexe chemische reacties ontstaan die op de lange termijn zullen leiden tot verkleuring of verkleuring.

Door het toevoegen van geschikte hitte- en zuurstofstabilisatoren, lichtstabilisatoren of het kiezen van hoogwaardige verweringsadditieven en pigmenten kan deze situatie worden vermeden of gematigd.