Conhecimento do material de embalagem — O que causa a mudança de cor dos produtos de plástico?

• A degradação oxidativa das matérias-primas pode causar descoloração ao moldar em alta temperatura;
• A descoloração do corante em alta temperatura causará descoloração de produtos plásticos;
• A reação química entre o corante e as matérias-primas ou aditivos causará descoloração;
• A reação entre os aditivos e a oxidação automática dos aditivos causará alterações de cor;
• A tautomerização dos pigmentos corantes sob a ação da luz e do calor causará alterações na cor dos produtos;
• Os poluentes atmosféricos podem causar alterações nos produtos de plástico.

1. Causado por moldagem de plástico

1) A degradação oxidativa de matérias-primas pode causar descoloração ao moldar em alta temperatura

Quando o anel de aquecimento ou a placa de aquecimento do equipamento de processamento de moldagem de plástico está sempre em um estado de aquecimento devido ao descontrole, é fácil fazer com que a temperatura local seja muito alta, o que faz com que a matéria-prima se oxide e se decomponha em alta temperatura.Para aqueles plásticos sensíveis ao calor, como o PVC, é mais fácil Quando esse fenômeno ocorre, quando é grave, ele queima e fica amarelo, ou mesmo preto, acompanhado por uma grande quantidade de voláteis de baixo peso molecular transbordando.

Essa degradação inclui reações comodespolimerização, cisão aleatória de cadeias, remoção de grupos laterais e substâncias de baixo peso molecular.

• Despolimerização

A reação de clivagem ocorre no elo terminal da cadeia, fazendo com que o elo da cadeia caia um a um, e o monômero gerado é rapidamente volatilizado.Neste momento, o peso molecular muda muito lentamente, assim como o processo inverso de polimerização em cadeia.Tal como a despolimerização térmica de metacrilato de metila.

• Cisão de Cadeia Aleatória (Degradação)

Também conhecido como quebras aleatórias ou cadeias quebradas aleatórias.Sob a ação de força mecânica, radiação de alta energia, ondas ultrassônicas ou reagentes químicos, a cadeia polimérica se rompe sem um ponto fixo para produzir um polímero de baixo peso molecular.É uma das formas de degradação do polímero.Quando a cadeia polimérica se degrada aleatoriamente, o peso molecular cai rapidamente e a perda de peso do polímero é muito pequena.Por exemplo, o mecanismo de degradação do polietileno, polieno e poliestireno é principalmente degradação aleatória.

Quando polímeros como o PE são moldados em altas temperaturas, qualquer posição da cadeia principal pode ser quebrada e o peso molecular cai rapidamente, mas o rendimento do monômero é muito pequeno.Esse tipo de reação é chamado de cisão aleatória da cadeia, às vezes chamada de degradação, polietileno. Os radicais livres formados após a cisão da cadeia são muito ativos, cercados por mais hidrogênio secundário, propensos a reações de transferência de cadeia e quase nenhum monômero é produzido.

• Remoção de substituintes

PVC, PVAc, etc. podem sofrer reação de remoção de substituintes quando aquecidos, então um platô geralmente aparece na curva termogravimétrica.Quando cloreto de polivinila, acetato de polivinila, poliacrilonitrila, fluoreto de polivinila, etc. são aquecidos, os substituintes serão removidos.Tomando o cloreto de polivinila (PVC) como exemplo, o PVC é processado a uma temperatura abaixo de 180~200°C, mas em uma temperatura mais baixa (como 100~120°C), ele começa a desidrogenar (HCl) e perde HCl muito rapidamente a cerca de 200°C.Portanto, durante o processamento (180-200°C), o polímero tende a ficar mais escuro e com menor resistência.

O HCl livre tem um efeito catalítico na desidrocloração e os cloretos metálicos, como o cloreto férrico formado pela ação do cloreto de hidrogênio e do equipamento de processamento, promovem a catálise.

Uma pequena porcentagem de absorventes ácidos, como estearato de bário, organoestanho, compostos de chumbo, etc., devem ser adicionados ao PVC durante o processamento térmico para melhorar sua estabilidade.

Quando o cabo de comunicação é usado para colorir o cabo de comunicação, se a camada de poliolefina no fio de cobre não for estável, carboxilato de cobre verde será formado na interface polímero-cobre.Essas reações promovem a difusão do cobre no polímero, acelerando a oxidação catalítica do cobre.

Portanto, a fim de reduzir a taxa de degradação oxidativa de poliolefinas, antioxidantes de aminas fenólicas ou aromáticas (AH) são frequentemente adicionados para encerrar a reação acima e formar radicais livres inativos A·: ROO·+AH-→ROOH+A·

• Degradação Oxidativa

Os produtos poliméricos expostos ao ar absorvem oxigênio e sofrem oxidação para formar hidroperóxidos, decompõem-se ainda mais para gerar centros ativos, formam radicais livres e então sofrem reações em cadeia de radicais livres (ou seja, processo de auto-oxidação).Os polímeros são expostos ao oxigênio do ar durante o processamento e uso e, quando aquecidos, a degradação oxidativa é acelerada.

A oxidação térmica das poliolefinas pertence ao mecanismo de reação em cadeia de radicais livres, que possui comportamento autocatalítico e pode ser dividida em três etapas: iniciação, crescimento e terminação.

A cisão da cadeia causada pelo grupo hidroperóxido leva a uma diminuição do peso molecular, e os principais produtos da cisão são álcoois, aldeídos e cetonas, que são finalmente oxidados a ácidos carboxílicos.Os ácidos carboxílicos desempenham um papel importante na oxidação catalítica de metais.A degradação oxidativa é a principal razão para a deterioração das propriedades físicas e mecânicas dos produtos poliméricos.A degradação oxidativa varia com a estrutura molecular do polímero.A presença de oxigênio também pode intensificar os danos de luz, calor, radiação e força mecânica nos polímeros, causando reações de degradação mais complexas.Os antioxidantes são adicionados aos polímeros para retardar a degradação oxidativa.

2) Quando o plástico é processado e moldado, o corante se decompõe, desbota e muda de cor devido à sua incapacidade de suportar altas temperaturas

Os pigmentos ou corantes usados ​​para colorir plásticos têm um limite de temperatura.Quando essa temperatura limite é atingida, os pigmentos ou corantes sofrerão alterações químicas para produzir vários compostos de baixo peso molecular, e suas fórmulas de reação são relativamente complexas;pigmentos diferentes têm reações diferentes.E produtos, a resistência à temperatura de diferentes pigmentos pode ser testada por métodos analíticos, como perda de peso.

2. Os corantes reagem com matérias-primas

A reação entre corantes e matérias-primas se manifesta principalmente no processamento de certos pigmentos ou corantes e matérias-primas.Essas reações químicas levarão a mudanças na tonalidade e degradação dos polímeros, alterando assim as propriedades dos produtos plásticos.

• Reação de Redução

Certos polímeros de alto teor, como nylon e aminoplastos, são fortes agentes redutores de ácido no estado fundido, que podem reduzir e desbotar pigmentos ou corantes que são estáveis ​​em temperaturas de processamento.

• Troca Alcalina

Metais alcalino-terrosos em polímeros de emulsão de PVC ou certos polipropilenos estabilizados podem “trocar bases” com metais alcalino-terrosos em corantes para mudar a cor de azul-vermelho para laranja.

O polímero em emulsão de PVC é um método no qual o VC é polimerizado por agitação em uma solução aquosa de emulsificante (como dodecilsulfonato de sódio C12H25SO3Na).A reação contém Na+;a fim de melhorar a resistência ao calor e ao oxigênio do PP, 1010, DLTDP, etc. são frequentemente adicionados.Oxigênio, antioxidante 1010 é uma reação de transesterificação catalisada por éster metílico de 3,5-di-tert-butil-4-hidroxipropionato e pentaeritritol de sódio, e DLTDP é preparado pela reação de solução aquosa de Na2S com acrilonitrila Propionitrila é hidrolisada para gerar ácido tiodipropiônico e, finalmente, obtido por esterificação com álcool laurílico.A reação também contém Na+.

Durante a moldagem e processamento de produtos plásticos, o Na+ residual na matéria-prima reagirá com o pigmento laca contendo íons metálicos como CIPigment Red48:2 (BBC ou 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

• Reação entre pigmentos e haletos de hidrogênio (HX)

Quando a temperatura sobe para 170°C ou sob a ação da luz, o PVC remove o HCl para formar uma ligação dupla conjugada.

Poliolefina retardante de chama contendo halogênio ou produtos plásticos retardadores de chama coloridos também são HX desidroalogenados quando moldados em alta temperatura.

1) Reação ultramarina e HX

O pigmento azul ultramarino amplamente utilizado na coloração de plásticos ou na eliminação da luz amarela, é um composto de enxofre.

2) Pigmento em pó de ouro de cobre acelera a decomposição oxidativa de matérias-primas de PVC

Os pigmentos de cobre podem ser oxidados a Cu+ e Cu2+ em alta temperatura, o que acelera a decomposição do PVC

3) Destruição de íons metálicos em polímeros

Alguns pigmentos têm um efeito destrutivo sobre os polímeros.Por exemplo, o pigmento de laca de manganês CIPigmentRed48:4 não é adequado para a moldagem de produtos de plástico PP.A razão é que os íons metálicos de manganês de preço variável catalisam o hidroperóxido através da transferência de elétrons na oxidação térmica ou fotooxidação do PP.A decomposição do PP leva ao envelhecimento acelerado do PP;a ligação éster no policarbonato é fácil de ser hidrolisada e decomposta quando aquecida, e uma vez que há íons metálicos no pigmento, é mais fácil promover a decomposição;os íons metálicos também promoverão a decomposição do termo-oxigênio do PVC e outras matérias-primas e causarão uma mudança de cor.

Em suma, na produção de produtos plásticos, é a forma mais viável e eficaz de evitar o uso de pigmentos coloridos que reagem com matérias-primas.

3. Reação entre corantes e aditivos

1) A reação entre pigmentos contendo enxofre e aditivos

Pigmentos contendo enxofre, como amarelo de cádmio (solução sólida de CdS e CdSe), não são adequados para PVC devido à baixa resistência a ácidos e não devem ser usados ​​com aditivos contendo chumbo.

2) Reação de compostos contendo chumbo com estabilizadores contendo enxofre

O teor de chumbo no pigmento amarelo cromo ou vermelho de molibdênio reage com antioxidantes como o tiodistearate DSTDP.

3) Reação entre pigmento e antioxidante

Para matérias-primas com antioxidantes, como PP, alguns pigmentos também reagem com antioxidantes, enfraquecendo assim a função dos antioxidantes e piorando a estabilidade térmica do oxigênio das matérias-primas.Por exemplo, os antioxidantes fenólicos são facilmente absorvidos pelo negro de fumo ou reagem com eles para perder sua atividade;antioxidantes fenólicos e íons de titânio em produtos plásticos brancos ou de cores claras formam complexos de hidrocarbonetos aromáticos fenólicos que causam o amarelamento dos produtos.Escolha um antioxidante adequado ou adicione aditivos auxiliares, como sal de zinco antiácido (estearato de zinco) ou fosfito tipo P2 para evitar a descoloração do pigmento branco (TiO2).

4) Reação entre pigmento e estabilizador de luz

O efeito de pigmentos e estabilizadores de luz, exceto para a reação de pigmentos contendo enxofre e estabilizadores de luz contendo níquel como descrito acima, geralmente reduz a eficácia dos estabilizadores de luz, especialmente o efeito de estabilizadores de luz de amina impedida e pigmentos amarelos e vermelhos azo.O efeito do declínio estável é mais óbvio e não é tão estável quanto incolor.Não há uma explicação definitiva para esse fenômeno.

4. A reação entre aditivos

Se muitos aditivos forem usados ​​de forma inadequada, podem ocorrer reações inesperadas e o produto mudará de cor.Por exemplo, o retardador de chama Sb2O3 reage com antioxidante contendo enxofre para gerar Sb2S3: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

Portanto, deve-se ter cuidado na seleção de aditivos ao considerar as formulações de produção.

5. Causas de Auto-oxidação Auxiliar

A oxidação automática de estabilizadores fenólicos é um fator importante para promover a descoloração de produtos brancos ou de cores claras.Essa descoloração costuma ser chamada de “Pinking” em países estrangeiros.

É acoplado por produtos de oxidação, como antioxidantes BHT (2-6-di-terc-butil-4-metilfenol), e tem a forma de 3,3 ',5,5'-estilbeno quinona produto de reação vermelho claro. Essa descoloração ocorre apenas na presença de oxigênio e água e na ausência de luz.Quando exposto à luz ultravioleta, o estilbeno quinona vermelho claro se decompõe rapidamente em um produto amarelo de anel único.

6. Tautomerização de Pigmentos Coloridos Sob Ação da Luz e do Calor

Alguns pigmentos coloridos sofrem tautomerização de configuração molecular sob a ação da luz e do calor, como o uso de pigmentos CIPig.R2 (BBC) para mudar do tipo azo para o tipo quinona, o que altera o efeito de conjugação original e causa a formação de ligações conjugadas .diminuir, resultando em uma mudança de cor de um vermelho azul-escuro brilhante para um vermelho-alaranjado claro.

Ao mesmo tempo, sob a catálise da luz, decompõe-se com a água, alterando a água do cocristal e causando desbotamento.

7. Causados ​​por Poluentes Atmosféricos

Quando os produtos de plástico são armazenados ou usados, alguns materiais reativos, sejam matérias-primas, aditivos ou pigmentos corantes, reagem com a umidade da atmosfera ou poluentes químicos, como ácidos e álcalis, sob a ação da luz e do calor.Várias reações químicas complexas são causadas, o que levará ao desbotamento ou descoloração ao longo do tempo.

Esta situação pode ser evitada ou aliviada adicionando estabilizadores térmicos de oxigênio adequados, estabilizadores de luz ou selecionando aditivos e pigmentos de alta qualidade para resistência às intempéries.