معرفة مواد التغليف - ما الذي يسبب تغير لون المنتجات البلاستيكية؟

• قد يتسبب التحلل التأكسدي للمواد الخام في تغير اللون عند الصب عند درجة حرارة عالية ؛
• يؤدي تغير لون الملون عند درجات الحرارة المرتفعة إلى تغير لون المنتجات البلاستيكية ؛
• سيؤدي التفاعل الكيميائي بين المادة الملونة والمواد الخام أو المضافات إلى تغير اللون ؛
• سيؤدي التفاعل بين المواد المضافة والأكسدة التلقائية للإضافات إلى تغيرات في اللون ؛
• سيؤدي التحويل المتزامن لأصباغ التلوين تحت تأثير الضوء والحرارة إلى تغيرات في لون المنتجات ؛
• قد تسبب ملوثات الهواء تغيرات في المنتجات البلاستيكية.

1. سببها صب البلاستيك

1) قد يتسبب التحلل التأكسدي للمواد الخام في تغير اللون عند الصب عند درجة حرارة عالية

عندما تكون حلقة التسخين أو لوحة التسخين لمعدات معالجة صب البلاستيك في حالة تسخين دائمًا بسبب خروجها عن السيطرة ، فمن السهل أن تتسبب في ارتفاع درجة الحرارة المحلية ، مما يجعل المواد الخام تتأكسد وتتحلل عند درجة حرارة عالية.بالنسبة لتلك المواد البلاستيكية الحساسة للحرارة ، مثل PVC ، فمن الأسهل عند حدوث هذه الظاهرة ، عندما تكون خطيرة ، فإنها ستحترق وتتحول إلى اللون الأصفر ، أو حتى الأسود ، مصحوبة بكمية كبيرة من المواد المتطايرة الجزيئية المنخفضة.

يتضمن هذا التحلل تفاعلات مثلإزالة البلمرة ، الفصل العشوائي للسلسلة ، إزالة المجموعات الجانبية والمواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض.

• إزالة البلمرة

يحدث تفاعل الانقسام على رابط السلسلة الطرفية ، مما يتسبب في سقوط رابط السلسلة واحدًا تلو الآخر ، ويتطاير المونومر المتولد بسرعة.في هذا الوقت ، يتغير الوزن الجزيئي ببطء شديد ، تمامًا مثل العملية العكسية لسلسلة البلمرة.مثل إزالة البلمرة الحرارية لميثيل ميثاكريلات.

• انقسام السلسلة العشوائية (تدهور)

يُعرف أيضًا باسم الفواصل العشوائية أو السلاسل المقطوعة العشوائية.تحت تأثير القوة الميكانيكية أو الإشعاع عالي الطاقة أو الموجات فوق الصوتية أو الكواشف الكيميائية ، تنكسر سلسلة البوليمر بدون نقطة ثابتة لإنتاج بوليمر منخفض الوزن الجزيئي.إنها إحدى طرق تحلل البوليمر.عندما تتحلل سلسلة البوليمر بشكل عشوائي ، ينخفض ​​الوزن الجزيئي بسرعة ، ويكون فقدان الوزن للبوليمر صغيرًا جدًا.على سبيل المثال ، آلية تحلل البولي إيثيلين والبوليين والبوليسترين هي في الأساس تحلل عشوائي.

عندما يتم تشكيل البوليمرات مثل البولي إيثيلين في درجات حرارة عالية ، قد يتم كسر أي موضع في السلسلة الرئيسية ، وينخفض ​​الوزن الجزيئي بسرعة ، ولكن إنتاج المونومر صغير جدًا.يسمى هذا النوع من التفاعل الانشقاق العشوائي المتسلسل ، ويسمى أحيانًا التحلل ، والبولي إيثيلين. الجذور الحرة المتكونة بعد الانفصال المتسلسل نشطة للغاية ، وتحيط بها المزيد من الهيدروجين الثانوي ، وعرضة لتفاعلات النقل المتسلسل ، وتقريباً لا يتم إنتاج مونومرات.

• إزالة البدائل

يمكن أن يخضع كل من PVC ، PVAc ، وما إلى ذلك لتفاعل إزالة بديل عند تسخينه ، لذلك غالبًا ما تظهر الهضبة على منحنى قياس الوزن الحراري.عندما يتم تسخين البولي فينيل كلوريد ، بولي فينيل أسيتات ، بولي أكريلونيتريل ، بولي فينيل فلوريد ، إلخ ، ستتم إزالة البدائل.بأخذ البولي فينيل كلوريد (PVC) كمثال ، تتم معالجة PVC عند درجة حرارة أقل من 180 ~ 200 درجة مئوية ، ولكن عند درجة حرارة أقل (مثل 100 ~ 120 درجة مئوية) ، فإنها تبدأ في نزع الهيدروجين (HCl) ، وتفقد حمض الهيدروكلوريك كثيرًا بسرعة عند حوالي 200 درجة مئوية.لذلك ، أثناء المعالجة (180-200 درجة مئوية) ، يميل البوليمر إلى أن يصبح أغمق في اللون وأقل قوة.

حمض الهيدروكلوريك الحر له تأثير محفز على نزع الكلورة ، وكلوريدات المعادن ، مثل كلوريد الحديديك المتشكل بفعل كلوريد الهيدروجين ومعدات المعالجة ، تعزز الحفز.

يجب إضافة نسبة قليلة من المواد الماصة للأحماض ، مثل ستيرات الباريوم والقصدير العضوي ومركبات الرصاص وما إلى ذلك ، إلى PVC أثناء المعالجة الحرارية لتحسين ثباتها.

عند استخدام كبل الاتصال لتلوين كابل الاتصال ، إذا كانت طبقة البولي أوليفين الموجودة على السلك النحاسي غير مستقرة ، فسيتم تشكيل كربوكسيلات النحاس الأخضر على واجهة البوليمر والنحاس.تعزز هذه التفاعلات انتشار النحاس في البوليمر ، مما يسرع الأكسدة التحفيزية للنحاس.

لذلك ، من أجل تقليل معدل التحلل التأكسدي للبولي أوليفينات ، غالبًا ما تتم إضافة مضادات الأكسدة الأمينية الفينولية أو العطرية (AH) لإنهاء التفاعل أعلاه وتشكيل الجذور الحرة غير النشطة A ·: ROO · + AH- → ROOH + A ·

• التحلل التأكسدي

تمتص منتجات البوليمر المعرضة للهواء الأكسجين وتخضع للأكسدة لتكوين هيدروبيروكسيدات ، وتتحلل بشكل أكبر لتكوين مراكز نشطة ، وتشكيل الجذور الحرة ، ثم تخضع لتفاعلات الجذور الحرة المتسلسلة (أي عملية الأكسدة التلقائية).تتعرض البوليمرات للأكسجين الموجود في الهواء أثناء المعالجة والاستخدام ، وعند تسخينها ، يتم تسريع عملية التحلل التأكسدي.

تنتمي الأكسدة الحرارية للبولي أوليفينات إلى آلية تفاعل سلسلة الجذور الحرة ، والتي لها سلوك تحفيزي ذاتي ويمكن تقسيمها إلى ثلاث خطوات: البدء والنمو والإنهاء.

يؤدي الانشقاق المتسلسل الناتج عن مجموعة الهيدروبيروكسيد إلى انخفاض الوزن الجزيئي ، والمنتجات الرئيسية للانفصال هي الكحول والألدهيدات والكيتونات ، والتي تتأكسد أخيرًا إلى أحماض كربوكسيلية.تلعب الأحماض الكربوكسيلية دورًا رئيسيًا في الأكسدة التحفيزية للمعادن.التحلل التأكسدي هو السبب الرئيسي لتدهور الخواص الفيزيائية والميكانيكية لمنتجات البوليمر.يختلف التحلل التأكسدي باختلاف التركيب الجزيئي للبوليمر.يمكن أن يؤدي وجود الأكسجين أيضًا إلى زيادة ضرر الضوء والحرارة والإشعاع والقوة الميكانيكية على البوليمرات ، مما يتسبب في تفاعلات تدهور أكثر تعقيدًا.تضاف مضادات الأكسدة إلى البوليمرات لإبطاء التحلل التأكسدي.

2) عند معالجة البلاستيك وتشكيله ، يتحلل الملون ويتلاشى ويتغير لونه بسبب عدم قدرته على تحمل درجات الحرارة العالية

تحتوي الأصباغ أو الأصباغ المستخدمة في تلوين البلاستيك على حد لدرجة الحرارة.عندما يتم الوصول إلى درجة الحرارة القصوى ، ستخضع الأصباغ أو الأصباغ لتغيرات كيميائية لإنتاج مركبات مختلفة ذات وزن جزيئي منخفض ، وتكون صيغ تفاعلها معقدة نسبيًا ؛أصباغ مختلفة لها ردود فعل مختلفة.والمنتجات ، يمكن اختبار مقاومة درجات الحرارة للأصباغ المختلفة بالطرق التحليلية مثل فقدان الوزن.

2. الملونات تتفاعل مع المواد الخام

يتجلى التفاعل بين الملونات والمواد الخام بشكل أساسي في معالجة بعض الأصباغ أو الأصباغ والمواد الخام.ستؤدي هذه التفاعلات الكيميائية إلى تغيرات في درجة اللون وتدهور البوليمرات ، وبالتالي تغيير خصائص المنتجات البلاستيكية.

• رد فعل الاختزال

بعض البوليمرات العالية ، مثل النايلون والأمينوبلاستس ، هي عوامل قوية لتقليل الأحماض في الحالة المنصهرة ، والتي يمكن أن تقلل وتتلاشى الأصباغ أو الأصباغ التي تكون مستقرة في درجات حرارة المعالجة.

• التبادل القلوي

يمكن للمعادن الأرضية القلوية في بوليمرات مستحلب PVC أو بعض البولي بروبلينات المستقرة "التبادل الأساسي" مع المعادن الأرضية القلوية في الملونات لتغيير اللون من الأزرق والأحمر إلى البرتقالي.

بوليمر مستحلب PVC هو طريقة يتم فيها بلمرة VC عن طريق التحريك في محلول مائي (مثل دوديسيل سلفونات الصوديوم C12H25SO3Na).يحتوي التفاعل على Na + ؛من أجل تحسين مقاومة الحرارة والأكسجين من PP ، 1010 ، DLTDP ، إلخ.الأكسجين ومضادات الأكسدة 1010 عبارة عن تفاعل استرة محفز بواسطة 3،5-di-tert-butyl-4-hydroxypropionate methyl ester و pentaerythritol الصوديوم ، ويتم تحضير DLTDP عن طريق تفاعل محلول مائي Na2S مع أكريلونيتريل. تم الحصول عليها عن طريق الأسترة مع كحول لوريل.يحتوي التفاعل أيضًا على Na +.

أثناء تشكيل ومعالجة المنتجات البلاستيكية ، سوف يتفاعل Na + المتبقي في المادة الخام مع صبغة البحيرة التي تحتوي على أيونات معدنية مثل CIPigment Red48: 2 (BBC أو 2BP): XCa2 ++ 2Na + → XNa2 + + Ca2 +

• التفاعل بين الأصباغ وهاليدات الهيدروجين (HX)

عندما ترتفع درجة الحرارة إلى 170 درجة مئوية أو تحت تأثير الضوء ، يقوم PVC بإزالة HCI لتشكيل رابطة مزدوجة مترافقة.

البولي أوليفين الذي يحتوي على الهالوجين المثبط للهب أو المنتجات البلاستيكية الملونة المثبطة للهب هي أيضًا HX منزوعة الهيدروجين عند تشكيلها عند درجة حرارة عالية.

1) تفاعل Ultramarine و HX

الصباغ الأزرق فوق البنفسجي المستخدم على نطاق واسع في تلوين البلاستيك أو إزالة الضوء الأصفر ، هو مركب كبريت.

2) صبغة مسحوق الذهب النحاسية تسرع التحلل التأكسدي للمواد الخام PVC

يمكن أكسدة أصباغ النحاس إلى Cu + و Cu2 + عند درجة حرارة عالية ، مما يؤدي إلى تسريع تحلل PVC

3) إتلاف أيونات المعادن على البوليمرات

بعض الأصباغ لها تأثير مدمر على البوليمرات.على سبيل المثال ، صبغة بحيرة المنغنيز CIPigmentRed48: 4 غير مناسبة لتشكيل المنتجات البلاستيكية PP.والسبب هو أن أيونات المنغنيز المعدنية المتغيرة السعر تحفز هيدروبيروكسيد من خلال نقل الإلكترونات في الأكسدة الحرارية أو الأكسدة الضوئية لـ PP.يؤدي تحلل PP إلى تسريع شيخوخة PP ؛من السهل تحلل رابطة الإستر في البولي كربونات وتحللها عند تسخينها ، وبمجرد وجود أيونات معدنية في الصباغ ، يكون من الأسهل تعزيز التحلل ؛ستعمل الأيونات المعدنية أيضًا على تعزيز تحلل الأكسجين الحراري للـ PVC والمواد الخام الأخرى ، وتسبب تغير اللون.

باختصار ، عند إنتاج المنتجات البلاستيكية ، فهي الطريقة الأكثر جدوى وفعالية لتجنب استخدام الأصباغ الملونة التي تتفاعل مع المواد الخام.

3. التفاعل بين الملونات والمواد المضافة

1) التفاعل بين الأصباغ المحتوية على الكبريت والمواد المضافة

الأصباغ المحتوية على الكبريت ، مثل أصفر الكادميوم (محلول صلب من CdS و CdSe) ، ليست مناسبة لـ PVC بسبب ضعف مقاومة الأحماض ، ويجب عدم استخدامها مع المواد المضافة المحتوية على الرصاص.

2) تفاعل المركبات المحتوية على الرصاص مع المثبتات المحتوية على الكبريت

يتفاعل محتوى الرصاص في صبغة الكروم الصفراء أو الموليبدينوم الأحمر مع مضادات الأكسدة مثل thiodistearate DSTDP.

3) التفاعل بين الصباغ ومضادات الأكسدة

بالنسبة للمواد الخام التي تحتوي على مضادات الأكسدة ، مثل PP ، فإن بعض الأصباغ تتفاعل أيضًا مع مضادات الأكسدة ، مما يضعف وظيفة مضادات الأكسدة ويزيد استقرار الأكسجين الحراري للمواد الخام.على سبيل المثال ، يمتص أسود الكربون مضادات الأكسدة الفينولية بسهولة أو تتفاعل معها لتفقد نشاطها ؛تشكل مضادات الأكسدة الفينولية وأيونات التيتانيوم في المنتجات البلاستيكية البيضاء أو ذات الألوان الفاتحة مركبات هيدروكربونية عطرية الفينولية لتسبب اصفرار المنتجات.اختر أحد مضادات الأكسدة المناسبة أو أضف إضافات إضافية ، مثل ملح الزنك المضاد للحمض (ستيرات الزنك) أو فوسفيت من النوع P2 لمنع تغير لون الصبغة البيضاء (TiO2).

4) رد فعل بين الصباغ ومثبت الضوء

إن تأثير الأصباغ ومثبتات الضوء ، باستثناء تفاعل الأصباغ المحتوية على الكبريت ومثبتات الضوء المحتوية على النيكل كما هو موصوف أعلاه ، يقلل بشكل عام من فعالية مثبتات الضوء ، وخاصة تأثير مثبتات الضوء الأمين والأصباغ الصفراء والحمراء.إن تأثير الانحدار المستقر أكثر وضوحًا ، وهو ليس مستقرًا مثل عديم اللون.لا يوجد تفسير محدد لهذه الظاهرة.

4. التفاعل بين المواد المضافة

إذا تم استخدام العديد من المواد المضافة بشكل غير صحيح ، فقد تحدث تفاعلات غير متوقعة وسيتغير لون المنتج.على سبيل المثال ، يتفاعل مثبطات اللهب Sb2O3 مع مادة مضادة للأكسدة تحتوي على الكبريت لتوليد Sb2S3: Sb2O3 + –S– → Sb2S3 + –O–

لذلك ، يجب توخي الحذر عند اختيار المواد المضافة عند النظر في تركيبات الإنتاج.

5. أسباب الأكسدة التلقائية المساعدة

تعتبر الأكسدة التلقائية للمثبتات الفينولية عاملاً مهمًا لتعزيز تلون المنتجات البيضاء أو فاتحة اللون.غالبًا ما يُطلق على هذا اللون "اللون الوردي" في البلدان الأجنبية.

يقترن بمنتجات الأكسدة مثل مضادات الأكسدة BHT (2-6-di-tert-butyl-4-methylphenol) ، ويتشكل مثل 3،3 ′ ، 5،5′-stilbene quinone منتج تفاعل أحمر فاتح ، يحدث هذا اللون فقط في وجود الأكسجين والماء وفي غياب الضوء.عند تعرضه للأشعة فوق البنفسجية ، يتحلل الضوء الأحمر ستيلبين كينون بسرعة إلى منتج أصفر أحادي الحلقة.

6. توتوميراتيزيشن للأصباغ الملونة تحت تأثير الضوء والحرارة

تخضع بعض الأصباغ الملونة للتشكيل الجزيئي تحت تأثير الضوء والحرارة ، مثل استخدام أصباغ CIPig.R2 (BBC) للتغيير من نوع azo إلى نوع quinone ، مما يغير تأثير الاقتران الأصلي ويسبب تكوين روابط مترافقة .انخفاض ، مما يؤدي إلى تغيير اللون من الأحمر الداكن المتوهج إلى الأحمر البرتقالي الفاتح.

في الوقت نفسه ، تحت تحفيز الضوء ، يتحلل بالماء ، ويغير الماء البلوري المشترك ويسبب البهتان.

7. التي تسببها ملوثات الهواء

عندما يتم تخزين المنتجات البلاستيكية أو استخدامها ، فإن بعض المواد التفاعلية ، سواء كانت مواد خام أو مواد مضافة أو أصباغ تلوين ، سوف تتفاعل مع الرطوبة في الغلاف الجوي أو الملوثات الكيميائية مثل الأحماض والقلويات تحت تأثير الضوء والحرارة.تحدث تفاعلات كيميائية معقدة مختلفة ، مما يؤدي إلى التلاشي أو تغير اللون بمرور الوقت.

يمكن تجنب هذا الموقف أو التخفيف من حدته عن طريق إضافة مثبتات الأكسجين الحراري المناسبة ، أو مثبتات الضوء ، أو اختيار المواد المضافة والأصباغ عالية الجودة المقاومة للطقس.