Pengetahuan Bahan Pembungkusan — Apakah Menyebabkan Perubahan Warna Produk Plastik?

• Degradasi oksidatif bahan mentah boleh menyebabkan perubahan warna apabila membentuk pada suhu tinggi;
• Perubahan warna pewarna pada suhu tinggi akan menyebabkan perubahan warna produk plastik;
• Tindak balas kimia antara pewarna dan bahan mentah atau aditif akan menyebabkan perubahan warna;
• Tindak balas antara bahan tambahan dan pengoksidaan automatik bahan tambahan akan menyebabkan perubahan warna;
• Tautomerisasi pigmen pewarna di bawah tindakan cahaya dan haba akan menyebabkan perubahan warna produk;
• Bahan pencemar udara boleh menyebabkan perubahan dalam produk plastik.

1. Disebabkan oleh Pengacuan Plastik

1) Penguraian oksidatif bahan mentah boleh menyebabkan perubahan warna apabila dibentuk pada suhu tinggi

Apabila cincin pemanasan atau plat pemanasan peralatan pemprosesan acuan plastik sentiasa dalam keadaan pemanasan kerana di luar kawalan, mudah menyebabkan suhu tempatan terlalu tinggi, yang menjadikan bahan mentah teroksida dan terurai pada suhu tinggi. Bagi mereka plastik sensitif haba, seperti PVC, lebih mudah untuk Apabila fenomena ini berlaku, apabila ia serius, ia akan terbakar dan bertukar menjadi kuning, atau hitam, disertai dengan sejumlah besar meruap molekul rendah melimpah.

Degradasi ini termasuk tindak balas sepertipenyahpolimeran, pemotongan rantai rawak, penyingkiran kumpulan sampingan dan bahan berat molekul rendah.

• Penyahpolimeran

Tindak balas belahan berlaku pada pautan rantai terminal, menyebabkan pautan rantai terputus satu demi satu, dan monomer yang dihasilkan cepat meruap. Pada masa ini, berat molekul berubah sangat perlahan, sama seperti proses terbalik pempolimeran rantai. Seperti penyahpolimeran terma metil metakrilat.

• Pemotongan Rantaian Rawak (Degradasi)

Juga dikenali sebagai pecah rawak atau rantai putus rawak. Di bawah tindakan daya mekanikal, sinaran tenaga tinggi, gelombang ultrasonik atau reagen kimia, rantai polimer terputus tanpa titik tetap untuk menghasilkan polimer berat molekul rendah. Ia adalah salah satu cara degradasi polimer. Apabila rantai polimer merosot secara rawak, berat molekul menurun dengan cepat, dan kehilangan berat polimer adalah sangat kecil. Sebagai contoh, mekanisme degradasi polietilena, poliena dan polistirena adalah terutamanya degradasi rawak.

Apabila polimer seperti PE dibentuk pada suhu tinggi, sebarang kedudukan rantai utama mungkin terputus, dan berat molekul menurun dengan cepat, tetapi hasil monomer adalah sangat kecil. Jenis tindak balas ini dipanggil pemotongan rantai rawak, kadang-kadang dipanggil degradasi, polietilena Radikal bebas yang terbentuk selepas pemotongan rantai adalah sangat aktif, dikelilingi oleh lebih hidrogen sekunder, terdedah kepada tindak balas pemindahan rantai, dan hampir tiada monomer dihasilkan.

• Penyingkiran substituen

PVC, PVAc, dsb. boleh mengalami tindak balas penyingkiran pengganti apabila dipanaskan, jadi dataran tinggi sering muncul pada lengkung termogravimetrik. Apabila polivinil klorida, polivinil asetat, poliakrilonitril, polivinil fluorida, dsb. dipanaskan, substituen akan dikeluarkan. Mengambil polivinil klorida (PVC) sebagai contoh, PVC diproses pada suhu di bawah 180~200°C, tetapi pada suhu yang lebih rendah (seperti 100~120°C), ia mula menyahhidrogenat (HCl), dan kehilangan HCl sangat dengan cepat pada sekitar 200°C. Oleh itu, semasa pemprosesan (180-200°C), polimer cenderung menjadi lebih gelap dalam warna dan lebih rendah dalam kekuatan.

HCl percuma mempunyai kesan pemangkin pada dehidroklorinasi, dan klorida logam, seperti ferik klorida yang dibentuk oleh tindakan hidrogen klorida dan peralatan pemprosesan, menggalakkan pemangkinan.

Beberapa peratus penyerap asid, seperti barium stearat, organotin, sebatian plumbum, dsb., mesti ditambah kepada PVC semasa pemprosesan haba untuk meningkatkan kestabilannya.

Apabila kabel komunikasi digunakan untuk mewarnakan kabel komunikasi, jika lapisan poliolefin pada wayar kuprum tidak stabil, karboksilat tembaga hijau akan terbentuk pada antara muka polimer-kuprum. Tindak balas ini menggalakkan resapan kuprum ke dalam polimer, mempercepatkan pengoksidaan pemangkin kuprum.

Oleh itu, untuk mengurangkan kadar degradasi oksidatif poliolefin, antioksidan amina fenolik atau aromatik (AH) sering ditambah untuk menamatkan tindak balas di atas dan membentuk radikal bebas tidak aktif A·: ROO·+AH-→ROOH+A·

• Degradasi Oksidatif

Produk polimer yang terdedah kepada udara menyerap oksigen dan mengalami pengoksidaan untuk membentuk hidroperoksida, seterusnya terurai untuk menghasilkan pusat aktif, membentuk radikal bebas, dan kemudian menjalani tindak balas rantai radikal bebas (iaitu, proses auto-pengoksidaan). Polimer terdedah kepada oksigen di udara semasa pemprosesan dan penggunaan, dan apabila dipanaskan, degradasi oksidatif dipercepatkan.

Pengoksidaan terma poliolefin tergolong dalam mekanisme tindak balas rantai radikal bebas, yang mempunyai tingkah laku autokatalitik dan boleh dibahagikan kepada tiga langkah: permulaan, pertumbuhan dan penamatan.

Pemotongan rantai yang disebabkan oleh kumpulan hidroperoksida membawa kepada penurunan berat molekul, dan produk utama pemotongan adalah alkohol, aldehid, dan keton, yang akhirnya teroksida kepada asid karboksilik. Asid karboksilik memainkan peranan utama dalam pengoksidaan pemangkin logam. Degradasi oksidatif adalah sebab utama kemerosotan sifat fizikal dan mekanikal produk polimer. Degradasi oksidatif berbeza dengan struktur molekul polimer. Kehadiran oksigen juga boleh meningkatkan kerosakan cahaya, haba, sinaran dan daya mekanikal pada polimer, menyebabkan tindak balas degradasi yang lebih kompleks. Antioksidan ditambah kepada polimer untuk melambatkan degradasi oksidatif.

2) Apabila plastik diproses dan dibentuk, pewarna akan terurai, pudar dan berubah warna kerana ketidakupayaannya untuk menahan suhu tinggi

Pigmen atau pewarna yang digunakan untuk pewarna plastik mempunyai had suhu. Apabila suhu had ini dicapai, pigmen atau pewarna akan mengalami perubahan kimia untuk menghasilkan pelbagai sebatian berat molekul yang lebih rendah, dan formula tindak balasnya agak kompleks; pigmen yang berbeza mempunyai tindak balas yang berbeza. Dan produk, rintangan suhu pigmen yang berbeza boleh diuji dengan kaedah analisis seperti penurunan berat badan.

2. Pewarna Bertindak balas dengan Bahan Mentah

Tindak balas antara pewarna dan bahan mentah terutamanya ditunjukkan dalam pemprosesan pigmen atau pewarna dan bahan mentah tertentu. Tindak balas kimia ini akan membawa kepada perubahan warna dan degradasi polimer, seterusnya mengubah sifat produk plastik.

• Reaksi Pengurangan

Polimer tinggi tertentu, seperti nilon dan aminoplast, adalah agen penurun asid kuat dalam keadaan cair, yang boleh mengurangkan dan memudarkan pigmen atau pewarna yang stabil pada suhu pemprosesan.

• Pertukaran Alkali

Logam alkali tanah dalam polimer emulsi PVC atau polipropilena terstabil tertentu boleh "pertukaran asas" dengan logam alkali tanah dalam pewarna untuk menukar warna daripada biru-merah kepada oren.

Polimer emulsi PVC ialah kaedah di mana VC dipolimerkan dengan mengacau dalam pengemulsi (seperti natrium dodesilsulfonat C12H25SO3Na) larutan akueus. Tindak balas mengandungi Na+; untuk meningkatkan rintangan haba dan oksigen PP, 1010, DLTDP, dll. sering ditambah. Oksigen, antioksidan 1010 ialah tindak balas transesterifikasi yang dimangkinkan oleh 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxypropionate metil ester dan natrium pentaerythritol, dan DLTDP disediakan dengan bertindak balas larutan akueus Na2S dengan akrilonitril Propionitrile dihidrolisiskan untuk menjana asid tiodipropinik, akhirnya. diperoleh melalui pengesteran dengan alkohol lauril. Tindak balas juga mengandungi Na+.

Semasa pengacuan dan pemprosesan produk plastik, sisa Na+ dalam bahan mentah akan bertindak balas dengan pigmen tasik yang mengandungi ion logam seperti CIPigment Red48:2 (BBC atau 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

• Tindak balas Antara Pigmen dan Hidrogen Halida (HX)

Apabila suhu meningkat kepada 170°C atau di bawah tindakan cahaya, PVC mengeluarkan HCI untuk membentuk ikatan berganda terkonjugasi.

Poliolefin kalis api yang mengandungi halogen atau produk plastik kalis api berwarna juga HX dinyahhidrohalogen apabila diacu pada suhu tinggi.

1) Tindak balas ultramarine dan HX

Pigmen biru ultramarine digunakan secara meluas dalam pewarna plastik atau menghapuskan cahaya kuning, adalah sebatian sulfur.

2) Pigmen serbuk emas tembaga mempercepatkan penguraian oksidatif bahan mentah PVC

Pigmen kuprum boleh dioksidakan kepada Cu+ dan Cu2+ pada suhu tinggi, yang akan mempercepatkan penguraian PVC.

3) Pemusnahan ion logam pada polimer

Sesetengah pigmen mempunyai kesan merosakkan pada polimer. Sebagai contoh, pigmen tasik mangan CIPigmentRed48:4 tidak sesuai untuk pengacuan produk plastik PP. Sebabnya ialah ion mangan logam harga boleh ubah memangkinkan hidroperoksida melalui pemindahan elektron dalam pengoksidaan haba atau fotooksidasi PP. Penguraian PP membawa kepada penuaan dipercepatkan PP; ikatan ester dalam polikarbonat mudah dihidrolisiskan dan terurai apabila dipanaskan, dan apabila terdapat ion logam dalam pigmen, lebih mudah untuk menggalakkan penguraian; ion logam juga akan menggalakkan penguraian termo-oksigen PVC dan bahan mentah lain, dan menyebabkan perubahan warna.

Sebagai kesimpulan, apabila menghasilkan produk plastik, ia adalah cara yang paling boleh dilaksanakan dan berkesan untuk mengelakkan penggunaan pigmen berwarna yang bertindak balas dengan bahan mentah.

3. Tindak balas antara pewarna dan bahan tambahan

1) Tindak balas antara pigmen yang mengandungi sulfur dan bahan tambahan

Pigmen yang mengandungi sulfur, seperti kuning kadmium (larutan pepejal CdS dan CdSe), tidak sesuai untuk PVC kerana rintangan asid yang lemah, dan tidak boleh digunakan dengan bahan tambahan yang mengandungi plumbum.

2) Tindak balas sebatian yang mengandungi plumbum dengan penstabil yang mengandungi sulfur

Kandungan plumbum dalam pigmen kuning krom atau merah molibdenum bertindak balas dengan antioksidan seperti DSTDP tiodistearat.

3) Tindak balas antara pigmen dan antioksidan

Bagi bahan mentah dengan antioksidan, seperti PP, sesetengah pigmen juga akan bertindak balas dengan antioksidan, sekali gus melemahkan fungsi antioksidan dan menjadikan kestabilan oksigen haba bahan mentah menjadi lebih teruk. Sebagai contoh, antioksidan fenolik mudah diserap oleh karbon hitam atau bertindak balas dengannya untuk kehilangan aktivitinya; antioksidan fenolik dan ion titanium dalam produk plastik putih atau berwarna terang membentuk kompleks hidrokarbon aromatik fenolik untuk menyebabkan kekuningan produk. Pilih antioksidan yang sesuai atau tambah bahan tambahan tambahan, seperti garam zink anti-asid (zink stearat) atau fosfit jenis P2 untuk mengelakkan perubahan warna pigmen putih (TiO2).

4) Tindak balas antara pigmen dan penstabil cahaya

Kesan pigmen dan penstabil cahaya, kecuali tindak balas pigmen yang mengandungi sulfur dan penstabil cahaya yang mengandungi nikel seperti yang diterangkan di atas, secara amnya mengurangkan keberkesanan penstabil cahaya, terutamanya kesan penstabil cahaya amina terhalang dan pigmen azo kuning dan merah. Kesan penurunan stabil lebih jelas, dan ia tidak stabil seperti tidak berwarna. Tiada penjelasan yang pasti untuk fenomena ini.

4. Tindak balas Antara Bahan Tambahan

Jika banyak bahan tambahan digunakan secara tidak wajar, tindak balas yang tidak dijangka mungkin berlaku dan produk akan bertukar warna. Sebagai contoh, kalis api Sb2O3 bertindak balas dengan anti-oksida yang mengandungi sulfur untuk menghasilkan Sb2S3: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

Oleh itu, penjagaan mesti diambil dalam pemilihan bahan tambahan apabila mempertimbangkan formulasi pengeluaran.

5. Punca Auto-pengoksidaan tambahan

Pengoksidaan automatik penstabil fenolik adalah faktor penting untuk menggalakkan perubahan warna produk putih atau berwarna terang. Perubahan warna ini sering dipanggil "Merah jambu" di negara asing.

Ia digabungkan dengan produk pengoksidaan seperti antioksidan BHT (2-6-di-tert-butil-4-methylphenol), dan berbentuk seperti 3,3′,5,5′-stilbene quinone light red reaction product , Perubahan warna ini berlaku hanya dengan kehadiran oksigen dan air dan ketiadaan cahaya. Apabila terdedah kepada cahaya ultraungu, kuinon stilbene merah terang dengan cepat terurai menjadi produk cincin tunggal kuning.

6. Tautomerisasi Pigmen Berwarna Di Bawah Tindakan Cahaya dan Haba

Sesetengah pigmen berwarna mengalami tautomerisasi konfigurasi molekul di bawah tindakan cahaya dan haba, seperti penggunaan pigmen CIPig.R2 (BBC) untuk menukar daripada jenis azo kepada jenis kuinon, yang mengubah kesan konjugasi asal dan menyebabkan pembentukan ikatan terkonjugasi . berkurangan, mengakibatkan perubahan warna daripada merah biru-cahaya gelap kepada merah jingga muda.

Pada masa yang sama, di bawah pemangkinan cahaya, ia terurai dengan air, menukar air kristal bersama dan menyebabkan pudar.

7. Disebabkan oleh Pencemaran Udara

Apabila produk plastik disimpan atau digunakan, sesetengah bahan reaktif, sama ada bahan mentah, bahan tambahan atau pigmen pewarna, akan bertindak balas dengan kelembapan di atmosfera atau bahan pencemar kimia seperti asid dan alkali di bawah tindakan cahaya dan haba. Pelbagai tindak balas kimia yang kompleks disebabkan, yang akan menyebabkan pudar atau perubahan warna dari semasa ke semasa.

Keadaan ini boleh dielakkan atau dikurangkan dengan menambahkan penstabil oksigen terma yang sesuai, penstabil cahaya atau memilih bahan tambahan dan pigmen rintangan cuaca berkualiti tinggi.