Փաթեթավորման նյութերի իմացություն. ի՞նչն է առաջացնում պլաստիկ արտադրանքի գույնի փոփոխություն:

• Հումքի օքսիդատիվ քայքայումը կարող է գունաթափվել բարձր ջերմաստիճանում ձուլման ժամանակ.
• Գունանյութի գունաթափումը բարձր ջերմաստիճանում կհանգեցնի պլաստիկ արտադրանքի գունաթափմանը.
• Գունանյութի և հումքի կամ հավելումների միջև քիմիական ռեակցիան կհանգեցնի գունաթափման.
• Հավելումների և հավելումների ավտոմատ օքսիդացման միջև ռեակցիան կառաջացնի գունային փոփոխություններ.
• Գունավոր պիգմենտների տաուտոմերացումը լույսի և ջերմության ազդեցության տակ կառաջացնի արտադրանքի գունային փոփոխություններ.
• Օդի աղտոտիչները կարող են փոփոխություններ առաջացնել պլաստմասսայե արտադրանքներում:

1. Պլաստիկ համաձուլվածքների պատճառով

1) Հումքի օքսիդատիվ քայքայումը կարող է գունաթափվել բարձր ջերմաստիճանում ձուլման ժամանակ

Երբ պլաստմասսա կաղապարման մշակման սարքավորման ջեռուցման օղակը կամ տաքացնող ափսեը միշտ գտնվում է տաքացման վիճակում՝ անվերահսկելի պատճառով, հեշտ է առաջացնել տեղական ջերմաստիճանը չափազանց բարձր, ինչը ստիպում է հումքը օքսիդացնել և քայքայվել բարձր ջերմաստիճանում: Ջերմազգայուն պլաստմասսաների համար, ինչպիսին է ՊՎՔ-ն, ավելի հեշտ է Երբ այս երևույթը տեղի ունենա, երբ այն լուրջ է, այն կվառվի և կդառնա դեղին կամ նույնիսկ սև՝ ուղեկցվելով մեծ քանակությամբ ցածր մոլեկուլային ցնդող նյութերով:

Այս դեգրադացիան ներառում է այնպիսի ռեակցիաներ, ինչպիսիք ենդեպոլիմերացում, շղթայի պատահական կտրվածք, կողմնակի խմբերի և ցածր մոլեկուլային քաշի նյութերի հեռացում։

• Ապապոլիմերացում

Ճեղքման ռեակցիան տեղի է ունենում տերմինալային շղթայի օղակի վրա, ինչի հետևանքով շղթայի օղակը մեկ առ մեկ ընկնում է, և առաջացած մոնոմերն արագորեն ցնդվում է: Այս պահին մոլեկուլային քաշը փոխվում է շատ դանդաղ, ինչպես շղթայական պոլիմերացման հակառակ գործընթացը: Օրինակ՝ մեթիլմետակրիլատի ջերմային դեպոլիմերացումը։

• Պատահական շղթայի կտրում (դեգրադացիա)

Նաև հայտնի է որպես պատահական ընդմիջումներ կամ պատահական կոտրված շղթաներ: Մեխանիկական ուժի, բարձր էներգիայի ճառագայթման, ուլտրաձայնային ալիքների կամ քիմիական ռեակտիվների ազդեցության տակ պոլիմերային շղթան կոտրվում է առանց ֆիքսված կետի և արտադրում է ցածր մոլեկուլային քաշի պոլիմեր: Պոլիմերների քայքայման ուղիներից մեկն է։ Երբ պոլիմերային շղթան պատահականորեն քայքայվում է, մոլեկուլային քաշը արագորեն նվազում է, և պոլիմերի քաշի կորուստը շատ փոքր է: Օրինակ, պոլիէթիլենի, պոլիենի և պոլիստիրոլի քայքայման մեխանիզմը հիմնականում պատահական դեգրադացիա է։

Երբ պոլիմերները, ինչպիսիք են PE-ն, ձուլվում են բարձր ջերմաստիճաններում, հիմնական շղթայի ցանկացած դիրք կարող է կոտրվել, և մոլեկուլային քաշը արագորեն իջնում ​​է, բայց մոնոմերի ելքը շատ փոքր է: Այս տեսակի ռեակցիան կոչվում է պատահական շղթայական կտրվածք, երբեմն կոչվում է դեգրադացիա, պոլիէթիլեն: Շղթայական կտրվածքից հետո ձևավորված ազատ ռադիկալները շատ ակտիվ են, շրջապատված են ավելի երկրորդական ջրածնով, հակված են շղթայական փոխանցման ռեակցիաներին և գրեթե չեն արտադրվում մոնոմերներ:

• Փոխարինիչների հեռացում

PVC-ը, PVAc-ը և այլն կարող են ենթարկվել փոխարինիչների հեռացման ռեակցիայի, երբ ջեռուցվում է, ուստի ջերմաչափական կորի վրա հաճախ հայտնվում է սարահարթ: Երբ տաքացվում են պոլիվինիլքլորիդը, պոլիվինիլացետատը, պոլիակրիլոնիտրիլը, պոլիվինիլֆտորիդը և այլն, փոխարինողները կհեռացվեն։ Որպես օրինակ վերցնելով պոլիվինիլքլորիդը (PVC), PVC-ը մշակվում է 180-200°C-ից ցածր ջերմաստիճանում, սակայն ավելի ցածր ջերմաստիճանում (օրինակ՝ 100-120°C), այն սկսում է ջրազրկվել (HCl) և շատ կորցնում է HCl-ը: արագ մոտ 200°C ջերմաստիճանում: Հետևաբար, մշակման ժամանակ (180-200°C) պոլիմերը հակված է դառնալ ավելի մուգ գույնի և ավելի ցածր ամրության:

Ազատ HCl-ը կատալիտիկ ազդեցություն ունի ջրազրկման վրա, իսկ մետաղների քլորիդները, օրինակ՝ երկաթի քլորիդը, որը ձևավորվում է ջրածնի քլորիդի և վերամշակող սարքավորումների ազդեցությամբ, նպաստում է կատալիզացմանը։

Թթվային ներծծող նյութերի մի քանի տոկոսը, ինչպիսիք են բարիումի ստեարատը, օրգանաթին, կապարի միացությունները և այլն, պետք է ավելացվեն ՊՎՔ-ին ջերմային մշակման ընթացքում՝ դրա կայունությունը բարելավելու համար:

Երբ կապի մալուխը օգտագործվում է կապի մալուխը գունավորելու համար, եթե պղնձե մետաղալարի վրա պոլիոլեֆինային շերտը կայուն չէ, պոլիմեր-պղնձի միջերեսի վրա կձևավորվի կանաչ պղնձի կարբոքսիլատ: Այս ռեակցիաները նպաստում են պղնձի տարածմանը պոլիմերի մեջ՝ արագացնելով պղնձի կատալիտիկ օքսիդացումը։

Հետևաբար, պոլիոլեֆինների օքսիդատիվ քայքայման արագությունը նվազեցնելու համար հաճախ ավելացվում են ֆենոլային կամ արոմատիկ ամինային հակաօքսիդիչներ (AH)՝ վերը նշված ռեակցիան դադարեցնելու և ոչ ակտիվ ազատ ռադիկալներ A·՝ ROO·+AH-→ROOH+A· ձևավորելու համար։

• Օքսիդատիվ քայքայումը

Օդի ազդեցության տակ գտնվող պոլիմերային արտադրանքները կլանում են թթվածինը և ենթարկվում օքսիդացման՝ առաջացնելով հիդրոպերօքսիդներ, հետագայում քայքայվում են՝ առաջացնելով ակտիվ կենտրոններ, ձևավորել ազատ ռադիկալներ և հետո ենթարկվել ազատ ռադիկալների շղթայական ռեակցիաներին (այսինքն՝ ինքնաօքսիդացման գործընթաց): Պոլիմերները մշակման և օգտագործման ընթացքում ենթարկվում են օդի թթվածնի ազդեցությանը, իսկ երբ տաքանում են, օքսիդատիվ քայքայումն արագանում է։

Պոլիոլեֆինների ջերմային օքսիդացումը պատկանում է ազատ ռադիկալների շղթայական ռեակցիայի մեխանիզմին, որն ունի ավտոկատալիտիկ վարքագիծ և կարելի է բաժանել երեք փուլի՝ սկիզբ, աճ և ավարտ:

Հիդրոպերօքսիդ խմբի կողմից առաջացած շղթայական կտրվածքը հանգեցնում է մոլեկուլային քաշի նվազմանը, իսկ կտրվածքի հիմնական արգասիքներն են սպիրտները, ալդեհիդները և կետոնները, որոնք վերջնականապես օքսիդացվում են կարբոքսիլաթթուների։ Կարբոքսիլաթթուները մեծ դեր են խաղում մետաղների կատալիտիկ օքսիդացման մեջ: Պոլիմերային արտադրանքի ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունների վատթարացման հիմնական պատճառը օքսիդատիվ դեգրադացիան է: Օքսիդատիվ քայքայումը տարբերվում է պոլիմերի մոլեկուլային կառուցվածքից: Թթվածնի առկայությունը կարող է նաև ուժեղացնել լույսի, ջերմության, ճառագայթման և մեխանիկական ուժի վնասը պոլիմերների վրա՝ առաջացնելով ավելի բարդ քայքայման ռեակցիաներ։ Հակաօքսիդանտները ավելացվում են պոլիմերներին՝ դանդաղեցնելու օքսիդատիվ դեգրադացիան:

2) Երբ պլաստիկը մշակվում և ձուլվում է, գունանյութը քայքայվում է, գունաթափվում և փոխում գույնը՝ բարձր ջերմաստիճաններին դիմակայելու անկարողության պատճառով։

Պլաստիկ ներկման համար օգտագործվող պիգմենտները կամ ներկանյութերը ունեն ջերմաստիճանի սահմանափակում: Երբ այս սահմանային ջերմաստիճանը հասնի, պիգմենտները կամ ներկանյութերը կենթարկվեն քիմիական փոփոխությունների՝ արտադրելու տարբեր ցածր մոլեկուլային քաշի միացություններ, և դրանց ռեակցիայի բանաձևերը համեմատաբար բարդ են. տարբեր պիգմենտներ ունեն տարբեր ռեակցիաներ: Իսկ արտադրանքները, տարբեր պիգմենտների ջերմաստիճանի դիմադրությունը կարող են ստուգվել վերլուծական մեթոդներով, ինչպիսիք են քաշի կորուստը:

2. Գունանյութերը արձագանքում են հումքի հետ

Գունանյութերի և հումքի արձագանքը հիմնականում դրսևորվում է որոշակի գունանյութերի կամ ներկանյութերի և հումքի մշակման ժամանակ։ Այս քիմիական ռեակցիաները կհանգեցնեն երանգի փոփոխության և պոլիմերների քայքայման՝ դրանով իսկ փոխելով պլաստիկ արտադրանքի հատկությունները:

• Կրճատման ռեակցիա

Որոշ բարձր պոլիմերներ, ինչպիսիք են նեյլոնը և ամինոպլաստները, հալած վիճակում ուժեղ թթու վերականգնող նյութեր են, որոնք կարող են նվազեցնել և գունաթափել պիգմենտները կամ ներկանյութերը, որոնք կայուն են մշակման ջերմաստիճանում:

• Ալկալային փոխանակում

ՊՎՔ-ի էմուլսիոն պոլիմերների կամ որոշակի կայունացված պոլիպրոպիլենների հողալկալային մետաղները կարող են «հիմք փոխանակել» գունանյութերի հողալկալիական մետաղների հետ՝ գույնը կապույտ-կարմիրից նարնջագույն փոխելու համար:

ՊՎՔ-ի էմուլսիայի պոլիմերն այն մեթոդն է, որտեղ VC-ն պոլիմերացվում է էմուլգատորի (օրինակ՝ նատրիումի դոդեցիլսուլֆոնատ C12H25SO3Na) ջրային լուծույթում խառնելով: Ռեակցիան պարունակում է Na+; PP-ի ջերմային և թթվածնային դիմադրությունը բարելավելու համար հաճախ ավելացվում են 1010, DLTDP և այլն: Թթվածինը, հակաօքսիդանտ 1010-ը տրանսեսթերիֆիկացման ռեակցիա է, որը կատալիզացվում է 3,5-դի-տերտ-բութիլ-4-հիդրօքսիպրոպիոնատ մեթիլ էսթերի և նատրիումի պենտերիտրիտոլի միջոցով, իսկ DLTDP-ն պատրաստվում է Na2S ջրային լուծույթի հետ ակրիլոնիտրիլով պրոպիոնիտրիլը, վերջապես, առաջացնելով հիդրոլիզացված և հիդրոլիզացված: ստացվում է լաուրիլ սպիրտով էսթերիֆիկացիայի արդյունքում։ Ռեակցիան պարունակում է նաև Na+։

Պլաստիկ արտադրանքի ձուլման և վերամշակման ընթացքում հումքի մեջ մնացորդային Na+-ը փոխազդելու է մետաղական իոններ պարունակող լճի պիգմենտի հետ, ինչպիսին է CIPigment Red48:2 (BBC կամ 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+:

• Պիգմենտների և ջրածնի հալոգենիդների (HX) արձագանքը

Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 170°C կամ լույսի ազդեցության տակ, ՊՎՔ-ն հեռացնում է HCI-ն՝ ձևավորելով զուգակցված կրկնակի կապ:

Հալոգեն պարունակող բոցավառվող պոլիոլեֆին կամ գունավոր բոցավառվող պլաստմասսա արտադրանքները նույնպես ջրազերծված են HX, երբ ձուլվում են բարձր ջերմաստիճանում:

1) Ուլտրամարին և HX ռեակցիա

Ուլտրամարին կապույտ պիգմենտը, որը լայնորեն օգտագործվում է պլաստիկի ներկման կամ դեղին լույսը վերացնելու համար, ծծմբային միացություն է:

2) Պղնձի ոսկու փոշի պիգմենտը արագացնում է PVC հումքի օքսիդատիվ տարրալուծումը

Պղնձի պիգմենտները բարձր ջերմաստիճանում կարող են օքսիդացվել մինչև Cu+ և Cu2+, ինչը կարագացնի PVC-ի քայքայումը։

3) պոլիմերների վրա մետաղական իոնների քայքայումը

Որոշ պիգմենտներ կործանարար ազդեցություն ունեն պոլիմերների վրա։ Օրինակ, CIPigmentRed48:4 մանգանային լճի պիգմենտը հարմար չէ PP պլաստիկ արտադրանքի ձուլման համար: Պատճառն այն է, որ փոփոխական գնով մետաղական մանգանի իոնները կատալիզացնում են հիդրոպերօքսիդը էլեկտրոնների փոխանցման միջոցով PP-ի ջերմային օքսիդացման կամ ֆոտոօքսիդացման ժամանակ: PP-ի տարրալուծումը հանգեցնում է PP-ի արագացված ծերացման. Պոլիկարբոնատում էսթերային կապը հեշտ է հիդրոլիզացվել և քայքայվել, երբ տաքացվում է, և երբ պիգմենտի մեջ մետաղական իոններ կան, ավելի հեշտ է նպաստել քայքայմանը. մետաղական իոնները նաև կնպաստեն ՊՎՔ-ի և այլ հումքի ջերմաթթվածնային տարրալուծմանը և կառաջացնեն գույնի փոփոխություն:

Ամփոփելով, պլաստմասսայից արտադրանք արտադրելիս դա ամենաիրագործելի և արդյունավետ միջոցն է՝ խուսափելու հումքի հետ փոխազդող գունավոր պիգմենտների օգտագործումից:

3. Գունանյութերի և հավելումների արձագանքը

1) ծծմբ պարունակող գունանյութերի և հավելումների արձագանքը

Ծծումբ պարունակող պիգմենտները, ինչպիսիք են կադմիում դեղինը (CdS-ի և CdSe-ի պինդ լուծույթը), հարմար չեն ՊՎՔ-ի համար՝ թթվային վատ դիմադրության պատճառով, և չպետք է օգտագործվեն կապար պարունակող հավելումների հետ:

2) կապար պարունակող միացությունների արձագանքը ծծմբ պարունակող կայունացուցիչների հետ

Կապարի պարունակությունը քրոմ դեղին պիգմենտի կամ մոլիբդենի կարմիրի մեջ փոխազդում է հակաօքսիդանտների հետ, ինչպիսին է թիոդիստեարատ DSTDP-ն:

3) Պիգմենտի և հակաօքսիդանտի միջև ռեակցիա

Հակաօքսիդանտներով հումքի համար, ինչպիսին է PP-ն, որոշ պիգմենտներ նույնպես արձագանքում են հակաօքսիդանտների հետ՝ այդպիսով թուլացնելով հակաօքսիդանտների գործառույթը և վատթարացնելով հումքի ջերմային թթվածնային կայունությունը: Օրինակ, ֆենոլային հակաօքսիդանտները հեշտությամբ ներծծվում են ածխածնի կողմից կամ արձագանքում են դրանց հետ՝ կորցնելով իրենց ակտիվությունը. Ֆենոլային հակաօքսիդանտները և տիտանի իոնները սպիտակ կամ բաց գույնի պլաստմասսայից արտադրում են ֆենոլային անուշաբույր ածխաջրածինների համալիրներ՝ առաջացնելով արտադրանքի դեղնացում: Ընտրեք համապատասխան հակաօքսիդանտ կամ ավելացրեք օժանդակ հավելումներ, ինչպիսիք են հակաթթվային ցինկի աղը (ցինկի ստեարատ) կամ P2 տիպի ֆոսֆիտը՝ սպիտակ պիգմենտի (TiO2) գունաթափումը կանխելու համար:

4) Պիգմենտի և լույսի կայունացուցիչի արձագանքը

Գունանյութերի և լույսի կայունացուցիչների ազդեցությունը, բացառությամբ ծծումբ պարունակող պիգմենտների և նիկել պարունակող լույսի կայունացուցիչների ռեակցիայի, ինչպես նկարագրված է վերևում, ընդհանուր առմամբ նվազեցնում է լույսի կայունացուցիչների արդյունավետությունը, հատկապես խանգարված ամինային լույսի կայունացուցիչների և ազո դեղին և կարմիր գունանյութերի ազդեցությունը: Կայուն անկման ազդեցությունն ավելի ակնհայտ է, և այն այնքան էլ կայուն չէ, որքան չգունավոր: Այս երեւույթի հստակ բացատրություն չկա։

4. Արձագանքը հավելումների միջև

Եթե ​​շատ հավելումներ սխալ օգտագործվեն, կարող են առաջանալ անսպասելի ռեակցիաներ, և արտադրանքը կփոխի գույնը: Օրինակ՝ բոցավառվող Sb2O3-ը փոխազդում է ծծմբ պարունակող հակաօքսիդանտի հետ՝ առաջացնելով Sb2S3՝ Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–։

Հետևաբար, արտադրության ձևակերպումները դիտարկելիս պետք է ուշադրություն դարձնել հավելումների ընտրությանը:

5. Օժանդակ ինքնաօքսիդացման պատճառները

Ֆենոլային կայունացուցիչների ավտոմատ օքսիդացումը կարևոր գործոն է սպիտակ կամ բաց գույնի արտադրանքի գունաթափմանը նպաստելու համար: Այս գունաթափումը օտար երկրներում հաճախ անվանում են «վարդագույն»:

Այն զուգակցվում է օքսիդացման արտադրանքներով, ինչպիսիք են BHT հակաօքսիդանտները (2-6-di-tert-butyl-4-methylphenol), և ձևավորվում է 3,3',5,5'-stilbene quinone բաց կարմիր ռեակցիայի արտադրանքով: Այս գունաթափումը տեղի է ունենում: միայն թթվածնի և ջրի առկայության և լույսի բացակայության դեպքում: Երբ ենթարկվում է ուլտրամանուշակագույն լույսի, բաց կարմիր ստիլբեն քինոնն արագորեն քայքայվում է դեղին մեկ օղակով արտադրանքի:

6. Գունավոր պիգմենտների տաուտոմերացում լույսի և ջերմության ազդեցության ներքո

Որոշ գունավոր պիգմենտներ լույսի և ջերմության ազդեցության տակ ենթարկվում են մոլեկուլային կոնֆիգուրացիայի տոտոմերացման, օրինակ՝ CIPig.R2 (BBC) պիգմենտների օգտագործումը՝ ազո տիպից քինոնային տիպի փոխելու համար, ինչը փոխում է սկզբնական կոնյուգացիոն էֆեկտը և առաջացնում է խոնարհված կապեր։ . նվազում է, որի արդյունքում գույնը փոխվում է մուգ կապույտ-շողշողացող կարմիրից բաց նարնջագույն-կարմիրի:

Միևնույն ժամանակ, լույսի կատալիզի տակ այն քայքայվում է ջրով, փոխելով համաբյուրեղային ջուրը և առաջացնելով մարում։

7. Օդը աղտոտող նյութերի պատճառով

Երբ պլաստմասսա արտադրանքները պահվում կամ օգտագործվում են, որոշ ռեակտիվ նյութեր՝ լինեն հումք, հավելումներ կամ գունանյութեր, լույսի և ջերմության ազդեցության տակ արձագանքում են մթնոլորտի խոնավությանը կամ քիմիական աղտոտիչներին, ինչպիսիք են թթուները և ալկալիները: Առաջանում են տարբեր բարդ քիմիական ռեակցիաներ, որոնք ժամանակի ընթացքում կհանգեցնեն գունաթափման կամ գունաթափման։

Այս իրավիճակը կարելի է խուսափել կամ մեղմել՝ ավելացնելով համապատասխան ջերմային թթվածնային կայունացուցիչներ, լույսի կայունացուցիչներ կամ ընտրելով բարձրորակ եղանակային դիմադրության հավելումներ և գունանյութեր: