Kaalaman sa Materyal sa Packaging — Ano ang Nagiging sanhi ng Pagbabago ng Kulay ng mga Plastic na Produkto?

• Ang oxidative degradation ng mga hilaw na materyales ay maaaring magdulot ng pagkawalan ng kulay kapag hinuhubog sa mataas na temperatura;
• Ang pagkawalan ng kulay ng colorant sa mataas na temperatura ay magdudulot ng pagkawalan ng kulay ng mga produktong plastik;
• Ang kemikal na reaksyon sa pagitan ng colorant at hilaw na materyales o additives ay magdudulot ng pagkawalan ng kulay;
• Ang reaksyon sa pagitan ng mga additives at ang awtomatikong oksihenasyon ng mga additives ay magdudulot ng mga pagbabago sa kulay;
• Ang Tautomerization ng mga pigment na pangkulay sa ilalim ng pagkilos ng liwanag at init ay magdudulot ng mga pagbabago sa kulay ng mga produkto;
• Ang mga pollutant sa hangin ay maaaring magdulot ng mga pagbabago sa mga produktong plastik.

1. Dulot ng Plastic Molding

1) Ang oxidative degradation ng mga hilaw na materyales ay maaaring magdulot ng pagkawalan ng kulay kapag hinuhubog sa mataas na temperatura

Kapag ang heating ring o heating plate ng plastic molding processing equipment ay palaging nasa estado ng pag-init dahil sa kawalan ng kontrol, madaling maging sanhi ng sobrang mataas na temperatura ng lokal, na ginagawang mag-oxidize at mabulok ang hilaw na materyal sa mataas na temperatura. Para sa mga plastic na sensitibo sa init, tulad ng PVC, mas madaling Kapag nangyari ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, kapag ito ay seryoso, ito ay masusunog at magiging dilaw, o maging itim, na sinamahan ng isang malaking halaga ng mababang molekular na volatiles na umaapaw.

Kasama sa pagkasira na ito ang mga reaksyon tulad ngdepolymerization, random chain scission, pag-alis ng mga side group at mababang molekular na timbang na mga sangkap.

• Depolymerization

Ang reaksyon ng cleavage ay nangyayari sa terminal chain link, na nagiging sanhi ng pagbagsak ng chain link ng isa-isa, at ang nabuong monomer ay mabilis na nababagay. Sa oras na ito, ang bigat ng molekular ay nagbabago nang napakabagal, tulad ng reverse na proseso ng chain polymerization. Tulad ng thermal depolymerization ng methyl methacrylate.

• Random Chain Scission (Degradation)

Kilala rin bilang random breaks o random broken chain. Sa ilalim ng pagkilos ng mekanikal na puwersa, high-energy radiation, ultrasonic waves o chemical reagents, ang polymer chain ay nasisira nang walang fixed point upang makabuo ng low-molecular-weight polymer. Ito ay isa sa mga paraan ng pagkasira ng polimer. Kapag ang polymer chain ay random na bumababa, ang molekular na timbang ay mabilis na bumababa, at ang pagbaba ng timbang ng polymer ay napakaliit. Halimbawa, ang mekanismo ng pagkasira ng polyethylene, polyene at polystyrene ay pangunahing random na pagkasira.

Kapag ang mga polymer tulad ng PE ay hinulma sa mataas na temperatura, ang anumang posisyon ng pangunahing kadena ay maaaring masira, at ang timbang ng molekular ay mabilis na bumaba, ngunit ang ani ng monomer ay napakaliit. Ang ganitong uri ng reaksyon ay tinatawag na random chain scission, minsan tinatawag na degradation, polyethylene Ang mga libreng radical na nabuo pagkatapos ng chain scission ay napakaaktibo, napapaligiran ng mas pangalawang hydrogen, madaling kapitan ng mga reaksyon ng paglipat ng kadena, at halos walang mga monomer na nagagawa.

• Pag-alis ng mga substituent

Ang PVC, PVAc, atbp. ay maaaring sumailalim sa substituent removal reaction kapag pinainit, kaya madalas na lumilitaw ang isang talampas sa thermogravimetric curve. Kapag ang polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyacrylonitrile, polyvinyl fluoride, atbp. ay pinainit, ang mga substituent ay aalisin. Ang pagkuha ng polyvinyl chloride (PVC) bilang isang halimbawa, ang PVC ay pinoproseso sa temperaturang mas mababa sa 180~200°C, ngunit sa mas mababang temperatura (tulad ng 100~120°C), nagsisimula itong mag-dehydrogenate (HCl), at nawawalan ng HCl nang husto. mabilis sa humigit-kumulang 200°C. Samakatuwid, sa panahon ng pagproseso (180-200°C), ang polimer ay may posibilidad na maging mas madilim ang kulay at mas mababa ang lakas.

Ang libreng HCl ay may catalytic effect sa dehydrochlorination, at ang mga metal chloride, tulad ng ferric chloride na nabuo sa pamamagitan ng pagkilos ng hydrogen chloride at mga kagamitan sa pagproseso, ay nagtataguyod ng catalysis.

Ang ilang porsyento ng mga sumisipsip ng acid, tulad ng barium stearate, organotin, lead compound, atbp., ay dapat idagdag sa PVC sa panahon ng thermal processing upang mapabuti ang katatagan nito.

Kapag ang cable ng komunikasyon ay ginagamit upang kulayan ang cable ng komunikasyon, kung ang polyolefin layer sa copper wire ay hindi matatag, ang berdeng tansong carboxylate ay mabubuo sa polymer-copper interface. Ang mga reaksyong ito ay nagtataguyod ng pagsasabog ng tanso sa polimer, na nagpapabilis sa catalytic oxidation ng tanso.

Samakatuwid, upang mabawasan ang oxidative degradation rate ng polyolefins, ang phenolic o aromatic amine antioxidants (AH) ay kadalasang idinaragdag upang wakasan ang reaksyon sa itaas at bumuo ng mga hindi aktibong libreng radical A·: ROO·+AH-→ROOH+A·

• Oxidative Degradation

Ang mga produktong polimer na nakalantad sa hangin ay sumisipsip ng oxygen at sumasailalim sa oksihenasyon upang bumuo ng mga hydroperoxide, higit na nabubulok upang makabuo ng mga aktibong sentro, bumubuo ng mga libreng radikal, at pagkatapos ay sumasailalim sa mga libreng radical chain reaction (ibig sabihin, proseso ng auto-oxidation). Ang mga polymer ay nakalantad sa oxygen sa hangin sa panahon ng pagproseso at paggamit, at kapag pinainit, ang oxidative degradation ay pinabilis.

Ang thermal oxidation ng polyolefins ay kabilang sa free radical chain reaction mechanism, na may autocatalytic na pag-uugali at maaaring nahahati sa tatlong hakbang: pagsisimula, paglago at pagwawakas.

Ang chain scission na dulot ng hydroperoxide group ay humahantong sa pagbaba ng molekular na timbang, at ang mga pangunahing produkto ng scission ay mga alcohol, aldehydes, at ketones, na sa wakas ay na-oxidized sa mga carboxylic acid. Ang mga carboxylic acid ay may malaking papel sa catalytic oxidation ng mga metal. Ang pagkasira ng oxidative ay ang pangunahing dahilan ng pagkasira ng pisikal at mekanikal na mga katangian ng mga produktong polimer. Ang pagkasira ng oxidative ay nag-iiba sa molekular na istraktura ng polimer. Ang pagkakaroon ng oxygen ay maaari ring patindihin ang pinsala ng liwanag, init, radiation at mekanikal na puwersa sa mga polimer, na nagiging sanhi ng mas kumplikadong mga reaksyon ng pagkasira. Ang mga antioxidant ay idinagdag sa mga polimer upang pabagalin ang pagkasira ng oxidative.

2) Kapag ang plastic ay naproseso at hinulma, ang colorant ay nabubulok, kumukupas at nagbabago ng kulay dahil sa kawalan ng kakayahan nitong makatiis sa mataas na temperatura.

Ang mga pigment o tina na ginagamit para sa pangkulay na plastik ay may limitasyon sa temperatura. Kapag naabot ang limitasyong temperatura na ito, ang mga pigment o tina ay sasailalim sa mga pagbabagong kemikal upang makabuo ng iba't ibang mas mababang molekular na timbang na mga compound, at ang kanilang mga formula ng reaksyon ay medyo kumplikado; iba't ibang mga pigment ay may iba't ibang mga reaksyon. At mga produkto, ang paglaban sa temperatura ng iba't ibang mga pigment ay maaaring masuri sa pamamagitan ng mga analytical na pamamaraan tulad ng pagbaba ng timbang.

2. Nagre-react ang mga Colorant sa Hilaw na Materyales

Ang reaksyon sa pagitan ng mga pangkulay at hilaw na materyales ay pangunahing makikita sa pagproseso ng ilang mga pigment o tina at hilaw na materyales. Ang mga reaksiyong kemikal na ito ay hahantong sa mga pagbabago sa kulay at pagkasira ng mga polimer, at sa gayon ay binabago ang mga katangian ng mga produktong plastik.

• Reaksyon ng Pagbawas

Ang ilang matataas na polymer, gaya ng nylon at aminoplasts, ay malakas na acid reducing agent sa molten state, na maaaring magpababa at mag-fade ng mga pigment o dyes na stable sa mga temperatura ng pagproseso.

• Palitan ng alkalina

Ang mga alkaline earth metal sa PVC emulsion polymers o ilang mga na-stabilize na polypropylene ay maaaring "base exchange" sa mga alkaline earth metal sa mga colorant upang baguhin ang kulay mula sa asul-pula patungo sa orange.

Ang PVC emulsion polymer ay isang paraan kung saan ang VC ay polymerized sa pamamagitan ng paghalo sa isang emulsifier (tulad ng sodium dodecylsulfonate C12H25SO3Na) na may tubig na solusyon. Ang reaksyon ay naglalaman ng Na+; upang mapabuti ang init at oxygen na paglaban ng PP, 1010, DLTDP, atbp ay madalas na idinagdag. Ang oxygen, antioxidant 1010 ay isang transesterification reaction na na-catalyze ng 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxypropionate methyl ester at sodium pentaerythritol, at ang DLTDP ay inihanda sa pamamagitan ng pagtugon sa Na2S aqueous solution na may acrylonitrile Propionitrile ay hydrolyzed upang makabuo ng thiodipropi nakuha sa pamamagitan ng esterification na may lauryl alcohol. Ang reaksyon ay naglalaman din ng Na+.

Sa panahon ng paghubog at pagproseso ng mga produktong plastik, ang natitirang Na+ sa hilaw na materyal ay magre-react sa pigment ng lawa na naglalaman ng mga metal ions tulad ng CIPigment Red48:2 (BBC o 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

• Reaksyon sa Pagitan ng Mga Pigment at Hydrogen Halides (HX)

Kapag tumaas ang temperatura sa 170°C o sa ilalim ng pagkilos ng liwanag, inaalis ng PVC ang HCI upang bumuo ng conjugated double bond.

Ang halogen-containing flame-retardant polyolefin o colored flame-retardant plastic na mga produkto ay din dehydrohalogenated HX kapag hinulma sa mataas na temperatura.

1) Ultramarine at HX na reaksyon

Ang ultramarine blue pigment na malawakang ginagamit sa plastic na pangkulay o pag-aalis ng dilaw na liwanag, ay isang sulfur compound.

2) Pinapabilis ng tansong gintong powder pigment ang oxidative decomposition ng PVC raw na materyales

Ang mga tansong pigment ay maaaring ma-oxidized sa Cu+ at Cu2+ sa mataas na temperatura, na magpapabilis sa pagkabulok ng PVC

3) Pagkasira ng mga metal ions sa polimer

Ang ilang mga pigment ay may mapanirang epekto sa mga polimer. Halimbawa, ang manganese lake pigment CIPigmentRed48:4 ay hindi angkop para sa paghubog ng mga produktong plastik na PP. Ang dahilan ay ang variable na presyo ng metal manganese ions catalyze hydroperoxide sa pamamagitan ng paglipat ng mga electron sa thermal oxidation o photooxidation ng PP. Ang agnas ng PP ay humahantong sa pinabilis na pagtanda ng PP; ang ester bond sa polycarbonate ay madaling ma-hydrolyzed at mabulok kapag pinainit, at kapag may mga metal ions sa pigment, mas madaling i-promote ang decomposition; Ang mga metal ions ay magsusulong din ng thermo-oxygen decomposition ng PVC at iba pang hilaw na materyales, at magdulot ng pagbabago ng kulay.

Sa kabuuan, kapag gumagawa ng mga produktong plastik, ito ang pinakamabisa at epektibong paraan upang maiwasan ang paggamit ng mga kulay na pigment na tumutugon sa mga hilaw na materyales.

3. Reaksyon sa pagitan ng mga colorant at additives

1) Ang reaksyon sa pagitan ng mga pigment na naglalaman ng asupre at mga additives

Ang mga pigment na naglalaman ng sulfur, tulad ng cadmium yellow (solid na solusyon ng CdS at CdSe), ay hindi angkop para sa PVC dahil sa mahinang acid resistance, at hindi dapat gamitin kasama ng mga additives na naglalaman ng lead.

2) Reaksyon ng mga compound na naglalaman ng lead na may mga stabilizer na naglalaman ng asupre

Ang lead content sa chrome yellow pigment o molybdenum red ay tumutugon sa mga antioxidant gaya ng thiodistearate DSTDP.

3) Reaksyon sa pagitan ng pigment at antioxidant

Para sa mga hilaw na materyales na may mga antioxidant, tulad ng PP, ang ilang mga pigment ay tutugon din sa mga antioxidant, kaya humina ang paggana ng mga antioxidant at nagiging mas malala ang thermal oxygen stability ng mga hilaw na materyales. Halimbawa, ang mga phenolic antioxidant ay madaling hinihigop ng carbon black o tumutugon sa kanila upang mawala ang kanilang aktibidad; phenolic antioxidants at titanium ions sa puti o light-colored plastic na mga produkto ay bumubuo ng phenolic aromatic hydrocarbon complexes upang maging sanhi ng pagdidilaw ng mga produkto. Pumili ng angkop na antioxidant o magdagdag ng mga auxiliary additives, tulad ng anti-acid zinc salt (zinc stearate) o P2 type phosphite upang maiwasan ang pagkawalan ng kulay ng puting pigment (TiO2).

4) Reaksyon sa pagitan ng pigment at light stabilizer

Ang epekto ng mga pigment at light stabilizer, maliban sa reaksyon ng mga pigment na naglalaman ng sulfur at mga light stabilizer na naglalaman ng nickel tulad ng inilarawan sa itaas, sa pangkalahatan ay binabawasan ang bisa ng mga light stabilizer, lalo na ang epekto ng mga hindered amine light stabilizer at azo yellow at red pigment. Ang epekto ng matatag na pagbaba ay mas kitang-kita, at ito ay hindi kasing-tatag ng walang kulay. Walang tiyak na paliwanag para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito.

4. Ang Reaksyon sa Pagitan ng mga Additives

Kung maraming additives ang ginamit nang hindi wasto, maaaring mangyari ang mga hindi inaasahang reaksyon at magbabago ang kulay ng produkto. Halimbawa, ang flame retardant na Sb2O3 ay tumutugon sa sulfur-containing anti-oxidant upang makabuo ng Sb2S3: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

Samakatuwid, ang pag-aalaga ay dapat gawin sa pagpili ng mga additives kapag isinasaalang-alang ang mga formulation ng produksyon.

5. Pantulong na mga sanhi ng Auto-oxidation

Ang awtomatikong oksihenasyon ng mga phenolic stabilizer ay isang mahalagang kadahilanan upang isulong ang pagkawalan ng kulay ng mga puti o mapusyaw na kulay na mga produkto. Ang pagkawalan ng kulay na ito ay madalas na tinatawag na "Pinking" sa mga banyagang bansa.

Ito ay isinama ng mga produktong oksihenasyon tulad ng BHT antioxidants (2-6-di-tert-butyl-4-methylphenol), at hugis tulad ng 3,3′,5,5′-stilbene quinone light red reaction product , Nangyayari ang pagkawalan ng kulay na ito lamang sa pagkakaroon ng oxygen at tubig at sa kawalan ng liwanag. Kapag na-expose sa ultraviolet light, mabilis na nabubulok ang pulang stilbene quinone sa isang dilaw na single-ring na produkto.

6. Tautomerization ng Colored Pigments sa ilalim ng Action ng Liwanag at Init

Ang ilang mga kulay na pigment ay sumasailalim sa tautomerization ng molekular na pagsasaayos sa ilalim ng pagkilos ng liwanag at init, tulad ng paggamit ng CIPig.R2 (BBC) na mga pigment upang baguhin mula sa uri ng azo tungo sa uri ng quinone, na nagbabago sa orihinal na epekto ng conjugation at nagiging sanhi ng pagbuo ng mga conjugated bond. . bumaba, na nagreresulta sa pagbabago ng kulay mula sa isang madilim na asul-glow na pula patungo sa isang maliwanag na orange-pula.

Kasabay nito, sa ilalim ng catalysis ng liwanag, ito ay nabubulok sa tubig, binabago ang co-crystal na tubig at nagiging sanhi ng pagkupas.

7. Dulot ng Air Pollutants

Kapag ang mga produktong plastik ay iniimbak o ginamit, ang ilang mga reaktibong materyales, maging hilaw na materyales, additives, o pangkulay na pigment, ay tutugon sa kahalumigmigan sa kapaligiran o mga kemikal na pollutant tulad ng mga acid at alkali sa ilalim ng pagkilos ng liwanag at init. Nagdudulot ng iba't ibang kumplikadong reaksiyong kemikal, na hahantong sa pagkupas o pagkawalan ng kulay sa paglipas ng panahon.

Maiiwasan o maibsan ang sitwasyong ito sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga angkop na thermal oxygen stabilizer, light stabilizer, o pagpili ng mataas na kalidad na mga additives at pigment na lumalaban sa panahon.