Üretilen plastik ürünlerin renginin solması sorunu nasıl çözülür?

Plastik ürünler renk tozları veya masterbatchler gibi yöntemler kullanılarak renklendirilirken, renk değişimi olgusu meydana gelebilir ve bu da ürünün kalitesini etkileyebilir.

Renk değişiminin olası nedenleri:

(1) Yüksek sıcaklıkta kalıplama sırasında baz reçinenin oksidatif bozunmasından kaynaklanır;

(2) Baz ve yardımcı madde veya baz ve renklendirici pigment veya yardımcı madde ve pigment gibi plastik ürünlerin bazı bileşenleri arasındaki kimyasal reaksiyon nedeniyle;

(3) Yüksek sıcaklığa dayanıklı olmayan renklendirici pigment veya katkı maddelerinden vb. kaynaklanır.

Bu faktörlerin neden olduğu renk değişimi mekanizmasını analiz ederek, plastik ürün üreticilerine doğru hammadde seçebilmeleri ve kaliteli plastik ürünler üretebilmeleri için referans sağlamaktır.

-Plastik kalıplama işleminden kaynaklanan renk değişimi

1. Yüksek sıcaklıkta kalıplama sırasında baz reçinenin oksidatif bozunması ve renk değişimi.

Plastik kalıplama ekipmanının ısıtma halkası veya ısıtma plakası kontrol dışı olduğunda ve her zaman ısıtma durumunda olduğunda, yerel sıcaklığın çok yüksek olmasına neden olmak kolaydır, böylece reçine oksidatif ayrışması yüksek sıcaklıkta meydana gelir, PVC vb. gibi ısıya duyarlı plastikler için, kalıplama işlemi sırasında bu fenomenin ortaya çıkması daha olasıdır ve ciddi olduğunda, yanacak ve sarıya dönecek, hatta kararacak ve çok sayıda düşük moleküler uçucu madde kaçacaktır.

Bu bozunma depolimerizasyon, rastgele zincir kırılması, yan grup ve düşük molekül giderimi ve diğer reaksiyonları içerir.

 

(1) Depolimerizasyon

Depolimerizasyon reaksiyonu ilk olarak makromolekülde kırılmanın sonunda ve daha sonra zincir mekanizmasına göre monomeri hızlı bir şekilde uzaklaştırmak için, polimerizasyonda sıcaklığın üst sınırının üzerinde gerçekleştirilmesi özellikle kolaydır.

 

(2) Rastgele zincir kırılması (bozulma)

Yüksek sıcaklıkta kalıplamada PE ve diğer polimerler gibi polimerler için, ana zinciri herhangi bir pozisyonda kırılabilir, moleküler ağırlık hızla azalır, ancak monomer verimi çok küçüktür, bu tür reaksiyona rastgele zincir kırılması denir, bazen bozunma olarak da adlandırılır, serbest radikallerin oluşumunun polietilen zincir kırılması çok aktiftir, çok sayıda ikincil hidrojenle çevrilidir, zincir transfer reaksiyonu kolaydır, neredeyse hiç monomer üretimi yoktur.

 

(3) Sübstitüent çıkarma

Polivinil klorür, polivinil asetat, poliakrilonitril, polifloroetilen, vb. Isıtıldığında, sübstitüent grup çıkarılacaktır. Polivinil klorür (PVC), örneğin, 180 ~ 200 ℃ altındaki sıcaklıkta PVC işleme kalıplama, ancak daha düşük sıcaklıklarda (100 ~ 120 ℃ gibi), yani dehidrojenasyonun başlangıcı (HCl), 200 ℃ civarında HCl kaybı çok hızlı bir şekilde, böylece polimer koyu bir renge dönüşür, daha düşük mukavemet, toplam reaksiyon kısaca aşağıdaki gibi tanımlanır: ~ ~ CH2CHCICH2CHCl ~ → → ~ CH=CHCH=CH ～+2HCl

Serbest HCl, hidrojen klorürün, hidrojen klorür gibi metal klorürlerin ve ferrik klorür oluşturmak için işleme ekipmanının çıkarılması üzerinde katalitik bir etkiye sahiptir, katalitik teşvik etmek için: 3HCl + Fe → FeCl3 + 3HCl

Isıl işlemde PVC, stabilitesini artırmak için baryum stearat, organotin, kurşun bileşikleri vb. gibi asit emicinin yüzde birkaçı eklenmelidir.

Belediye telekomünikasyon kablo hatlarını iletişim kablolarıyla renklendirirken, bakır iletken üzerindeki poliolefin tabaka iyi stabilize edilmez ve polimer-bakır arayüzünde yeşil bakır karboksilat oluşur. Bu reaksiyonlar bakırın polimer içine difüzyonunu teşvik eder ve bakırın katalitik oksidasyonunu hızlandırır.

Bu nedenle, poliolefinlerin oksidatif bozunma oranını azaltmak için, genellikle fenolik veya aromatik amin antioksidanlar (AH) eklenir, yukarıdaki reaksiyonu sonlandırır, inaktif radikal A- oluşumu: ROO- + AH - → ROOH + A-

 

(4) Oksidatif bozunma

Polimerler işleme ve kullanım sırasında havadaki oksijene maruz kalırlar ve ısıya maruz kaldıklarında oksidatif bozulma hızlanır.

Poliolefinlerin termal oksidasyonu, otokatalitik davranışa sahip serbest radikal zincir reaksiyonu mekanizmasına aittir ve başlatma, büyüme ve sonlandırma olmak üzere üç aşamaya ayrılabilir.

Hidroperoksit grubunun neden olduğu zincir kırılması moleküler ağırlıkta bir azalmaya yol açar ve homolitik bölünmesinin ana ürünleri alkoller, aldehitler, ketonlar ve son olarak karboksilik asitlere oksitlenir. Karboksilik asit, metal katalizli oksidasyonda önemli bir rol oynar.

 

2. Plastik kalıplama ve işleme sırasında, renklendirici madde yüksek sıcaklık tahammülsüzlüğü nedeniyle ayrışacak ve renk değiştirecektir.

Plastikleri renklendirmek için kullanılan pigmentlerin veya boyaların sıcaklık direnci sınırı vardır, sıcaklık bu sınıra ulaştığında, pigmentler veya boyalar kimyasal değişikliklere uğrayacak ve reaksiyon formülü daha karmaşık olan çeşitli düşük moleküler ağırlıklı bileşikler üretecektir; farklı pigmentlerin farklı reaksiyonları ve ürünleri vardır ve farklı pigmentlerin sıcaklık direnci, ağırlık kaybı ve diğer analitik yöntemlerle tespit edilebilir.

-Renklendirici ve reçine arasındaki reaksiyonun neden olduğu renk değişimi

Renklendirici ve reçine arasındaki reaksiyon esas olarak işleme ve kalıplama sırasında bazı pigmentler veya boyalar ve reçinede ortaya çıkar, bu kimyasal reaksiyonlar renk fazının değişmesine ve polimerin bozulmasına yol açacak, böylece ürünlerin performansı değişecektir.

1. İndirgeme reaksiyonu

Erimiş haldeki naylon ve amino plastikler gibi bazı polimerler, çok güçlü bir asidik indirgeyici maddedir, işleme sıcaklığında çok kararlı pigmentler veya boyalar solmaya indirgenir.

2. Alkali değişim etkisi

PVC emülsiyon polimerindeki veya bazı stabilize polipropilenlerdeki toprak alkali metaller, renklendirici maddedeki toprak alkali metallerle "alkali değişimi" yapabilir ve böylece rengin mavi-kırmızıdan turuncuya dönüşmesini sağlayabilir.

PVC emülsiyon polimeri, karıştırma polimerizasyon yöntemi yardımıyla emülgatör (sodyum dodesil sülfat C12H25SO3Na gibi) sulu çözeltisinde VC'dir, reaksiyon Na + içerir; PP'nin ısı ve oksijen performansını artırmak için genellikle 1010, DLTDP ve diğer antioksidanlar eklenir, antioksidanlar 1010, 3,5 a 4 hidroksipropanoik asit metil ester ve sodyum pentaeritritol katalizli ester değişim reaksiyonu ile tersiyer-bütildir. DLTDP, tiyodipropiyonitril hazırlamak için Na2S sulu çözeltisi ve akrilonitril reaksiyonu ile hazırlanır, tiyodipropiyonik asit oluşturmak için hidrolize edilir ve son olarak lauril alkol ile esterleştirilir, reaksiyon ayrıca Na + içerir.

Plastik ürünler kalıplanırken, reçinede kalan Na+, C.I.Pigment-Red48:2 (BBC veya 2BP) gibi metal iyonları içeren renk çökeltme pigmenti ile reaksiyona girecektir: XCa2++2Na+→2XNa++Ca2+.

3. Pigment ve hidrojen halojenür (HX) arasındaki reaksiyon

PVC, sıcaklık 170°C'ye yükseldiğinde veya ışık etkisi altında HCI'ye dekonjuge olur ve konjuge çift bağlar oluşturur.

Halojen içeren alev geciktirici poliolefin veya renkli alev geciktirici plastik ürünler de yüksek sıcaklıkta kalıplamada hidrojen HX ile dehalojenize edilir.

(1) Ultramarin ve HX arasındaki reaksiyon

Plastiklerin renklendirilmesinde veya sarı ışığın giderilmesinde yaygın olarak kullanılan Ultramarin pigmenti, sülfür içeren bir komplekstir.

(2) Bakır pigmenti PVC reçinesinin oksidatif ayrışmasını hızlandırır.

Bakır pigmenti yüksek sıcaklıkta oksitlenerek Cu+ ve Cu2+ oluşturabilir, bu da PVC'nin ayrışmasını hızlandıracaktır.

(3) Metal iyonlarının polimer üzerindeki yıkıcı etkisi

Manganez pigmenti C.I. gibi bazı pigmentlerin polimerler üzerinde yıkıcı etkisi vardır.PigmentRed48:4 PP plastik ürünlerin kalıplanması için uygun değildir, bunun nedeni, değişken değerlikli metalin manganez iyonlarının, PP'nin termal oksidasyonunda veya foto-oksidasyonunda elektron transferi yoluyla hidroperoksitlerin ayrışmasını katalize etmesi ve bu da PP'nin yaşlanmasının hızlanmasına yol açmasıdır; polikarbonatın ester bağının ısıtıldığında hidrolize olması ve alkali karşısında ayrışması kolaydır ve metal iyonları pigmentte olduğunda ayrışmayı daha kolay teşvik edecektir; metal iyonları ayrışmayı daha kolay teşvik edecektir. Pigmentte metal iyonları olduğunda, ayrışmayı teşvik etmek daha kolaydır; metal iyonları ayrıca PVC ve diğer reçinelerin termo-oksidatif ayrışmasını teşvik edecek ve renk değişikliklerine yol açacaktır.

Özetle, plastik ürünler üretirken reçine ile reaksiyona giren renklendirici pigment kullanmaktan kaçınmamız en uygulanabilir ve etkili yoldur.

-Renklendiriciler ve yardımcı maddeler arasındaki reaksiyon

1、Sülfür içeren pigment ve yardımcı maddeler arasındaki reaksiyon

Kadmiyum sarısı (CdS ve CdSe'nin katı çözeltisi) gibi sülfür içeren pigmentler, zayıf asit direnci nedeniyle PVC'de kullanılmamalı ve kurşun içeren yardımcı maddelerle birlikte kullanılmamalıdır.

2、Kurşun içeren bileşikler ile sülfür içeren stabilizatörler arasındaki reaksiyon

Kurşun bileşeninde krom sarısı pigment veya molibden krom kırmızısı ve tiyodistearat DSTDP reaksiyonu gibi antioksidan.

3、Pigment ve antioksidan arasındaki reaksiyon

PP gibi antioksidan içeren reçinelerde, bazı pigmentler ve antioksidanlar da reaksiyona girerek antioksidanın işlevini zayıflatır ve reçinenin termal ve oksijen stabilitesini düşürür.

Örneğin, fenolik antioksidan karbon siyahı tarafından kolayca emilebilir veya onunla reaksiyona girerek aktivitesini kaybedebilir; fenolik antioksidan ve titanyum iyonu beyaz veya açık renkli plastik ürünlerde fenolik aromatik kompleks oluşturarak ürünlerin sararmasına neden olur, uygun antioksidanı seçerek veya çinko antiasit tuzu (çinko stearat) veya P2 tipi fosfit gibi yardımcı katkı maddeleri ekleyerek beyaz pigmentin (TiO2) renk değiştirmesini önleyebiliriz.

4、Pigment ve ışık dengeleyici arasındaki reaksiyon

Pigment ve ışık stabilizatörü reaksiyona girdiğinde, daha önce bahsedilen sülfür içeren pigment ve nikel içeren ışık stabilizatörü arasındaki reaksiyona ek olarak, genel olarak ışık stabilizatörünün etkisini azaltacaktır. Özellikle amin ışık stabilizatörü ve azo sarı ve kırmızı pigmentin engelleyici rolünden etkilendiğinde, ışık stabilize edici etki daha da belirgin bir şekilde azalır ve renksiz stabilize edici etki kadar iyi değildir ve şu anda bu fenomen için kesin bir açıklama yoktur.

-Yardımcılar arasında reaksiyon

Birçok yardımcı madde yanlış kullanılırsa, beklenmedik reaksiyonlar meydana gelebilir ve ürünlerin renk değiştirmesine neden olabilir. Örneğin, alev geciktirici Sb2O3, Sb2S3 oluşturmak üzere sülfür ile reaksiyona girer: Sb2O3+-S-→Sb2S3+-O-.

Bu nedenle, üretim formülü göz önünde bulundurulduğunda, yardımcı maddeler dikkatle seçilmelidir.

-Katkı maddelerinin oto-oksidasyonu nedeniyle renk değişimi

Fenolik stabilizatörlerin otomatik oksidasyonu, beyaz veya açık renkli ürünlerin renk değişimini teşvik eden önemli bir faktördür ve bu durum yabancı ülkelerde genellikle "Pinking" (kırmızımsı) olarak adlandırılır.

BHT antioksidanı (2-6-di-tert-butil-4-metilfenol) gibi oksidasyon ürünleri ile birleşir ve 3,3′,5,5′ a homostilben kinon açık kırmızı reaksiyon ürünü olarak şekillenir, bu tür renk değişikliği sadece oksijen ve su varlığında ve ışık yokluğunda meydana gelir, ultraviyole ışığa maruz kalma, açık kırmızı homostilben kinon hızla sarı monosiklik bir ürüne ayrışır.

-Renklendirici pigmentlerin ışık ve ısı etkisi altında renk değiştirmesi

Işık ve ısı etkisi altında, bazı renklendirici pigmentlerin moleküler konfigürasyonu izomerizme dönüşür, örneğin, C.I.Pig.R2(BBC) pigmentinin kullanımı, orijinal konjugasyon etkisini değiştiren ve konjugat bağının azalmasına neden olan azo tipinden kinon tipine dönüşür ve rengin koyu mavi-kırmızıdan açık turuncu-kırmızıya değişmesine neden olur.

Aynı zamanda, ışığın katalitik etkisi altında, su ile ayrışarak eş kristalli suda değişikliklere ve solmaya neden olur.

-Atmosferik kirleticilerin neden olduğu renk değişimi

Plastik ürünler depolandığında veya kullanıldığında, reçine veya katkı maddeleri veya renklendirici pigmentler ne olursa olsun, ışık ve ısı etkisi altında bazı reaktif gruplar nem veya atmosferdeki asit ve alkali gibi kimyasal kirleticilerle etkileşime girerek çeşitli karmaşık kimyasal reaksiyonlara neden olacak ve bu da uzun vadede renk bozulmasına veya renk atmasına yol açacaktır.

Uygun ısı ve oksijen stabilizatörleri, ışık stabilizatörleri eklenerek veya yüksek kaliteli yaşlandırma katkı maddeleri ve pigmentler seçilerek bu durum önlenebilir veya hafifletilebilir.