포장재 지식 - 플라스틱 제품의 변색 원인은 무엇입니까?

원료의 산화 분해로 인해 고온 성형시 변색이 발생할 수 있습니다.
고온에서 착색제의 변색은 플라스틱 제품의 변색을 유발합니다.
착색제와 원료 또는 첨가제 사이의 화학 반응으로 인해 변색이 발생합니다.
첨가제 간의 반응과 첨가제의 자동 산화는 색상 변화를 일으킵니다.
빛과 열에 의한 착색 안료의 호변 이성화는 제품의 색상 변화를 유발합니다.
대기 오염 물질은 플라스틱 제품을 변형시킬 수 있습니다.

1. 플라스틱 성형으로 인한

1) 원료의 산화열화로 고온 성형시 변색될 수 있음

플라스틱 성형 가공 장비의 가열 링 또는 가열 플레이트가 제어 불능으로 인해 항상 가열 상태에 있으면 국부 온도가 너무 높아져 고온에서 원료가 산화 및 분해됩니다.PVC와 같은 열에 민감한 플라스틱의 경우 이 현상이 발생하면 더 쉽게 발생하고 심각할 때 많은 양의 저분자 휘발성 물질이 범람하면서 타서 노란색 또는 검은색으로 변합니다.

이 분해에는 다음과 같은 반응이 포함됩니다.해중합, 무작위 사슬 절단, 측기 제거 및 저분자량 물질.

해중합

절단 반응은 말단 체인 링크에서 발생하여 체인 링크가 하나씩 떨어져 나가고 생성된 모노머는 빠르게 휘발됩니다.이때 연쇄중합의 역과정처럼 분자량의 변화가 매우 느리다.메틸 메타크릴레이트의 열 해중합과 같은.

무작위 사슬 절단(열화)

임의 중단 또는 임의 중단 체인이라고도 합니다.기계적 힘, 고 에너지 방사선, 초음파 또는 화학 시약의 작용으로 폴리머 사슬이 고정점 없이 끊어져 저분자량 폴리머를 생성합니다.폴리머 분해 방법 중 하나입니다.폴리머 사슬이 무작위로 분해되면 분자량이 급격히 떨어지고 폴리머의 중량 손실이 매우 적습니다.예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리엔 및 폴리스티렌의 분해 메커니즘은 주로 무작위 분해입니다.

PE와 같은 폴리머를 고온에서 성형하면 주쇄의 임의의 위치가 끊어질 수 있으며 분자량은 급격히 떨어지지만 모노머 수율은 매우 적습니다.이러한 유형의 반응을 무작위 사슬 절단이라고 하며 때로는 분해, 폴리에틸렌이라고도 합니다. 사슬 절단 후 형성된 자유 라디칼은 매우 활동적이며 더 많은 2차 수소로 둘러싸여 있으며 사슬 이동 반응을 일으키기 쉽고 거의 모노머가 생성되지 않습니다.

치환기의 제거

PVC, PVAc 등은 가열하면 치환기 제거 반응을 일으킬 수 있으므로 열 중량 곡선에 고원이 자주 나타납니다.폴리염화비닐, 폴리아세트산비닐, 폴리아크릴로니트릴, 폴리불화비닐 등을 가열하면 치환체가 제거된다.폴리염화비닐(PVC)을 예로 들면, PVC는 180~200°C 이하의 온도에서 가공되지만 더 낮은 온도(예: 100~120°C)에서 탈수소화(HCl)하기 시작하여 HCl을 매우 잃습니다. 약 200°C에서 빠르게따라서 가공(180-200°C) 중에 폴리머의 색상이 어두워지고 강도가 낮아지는 경향이 있습니다.

유리 HCl은 탈염화수소 반응에 촉매 효과가 있으며, 염화수소 및 처리 장비의 작용에 의해 형성된 염화제2철과 같은 금속 염화물은 촉매 작용을 촉진합니다.

스테아린산바륨, 유기주석, 납 화합물 등과 같은 몇 퍼센트의 산 흡수제를 PVC의 안정성을 개선하기 위해 열처리 중에 PVC에 첨가해야 합니다.

통신 케이블을 사용하여 통신 케이블을 착색할 때 구리선의 폴리올레핀 층이 안정적이지 않으면 폴리머-구리 계면에 녹색 구리 카르복실레이트가 형성됩니다.이러한 반응은 구리의 폴리머로의 확산을 촉진하여 구리의 촉매 산화를 가속화합니다.

따라서 폴리올레핀의 산화 분해율을 줄이기 위해 종종 페놀계 또는 방향족 아민 산화 방지제(AH)를 첨가하여 위의 반응을 종결시키고 비활성 자유 라디칼 A·를 형성합니다: ROO·+AH-→ROOH+A·

산화 분해

공기에 노출된 고분자 제품은 산소를 흡수하고 산화되어 하이드로퍼옥사이드를 형성하고, 더 분해되어 활성 중심을 생성하고 자유 라디칼을 형성한 다음 자유 라디칼 연쇄 반응(즉, 자동 산화 과정)을 겪습니다.폴리머는 가공 및 사용 중에 공기 중의 산소에 노출되며 가열되면 산화 분해가 가속화됩니다.

폴리올레핀의 열산화는 자유 라디칼 연쇄 반응 메커니즘에 속하며 자가 촉매 작용을 가지며 개시, 성장 및 종료의 세 단계로 나눌 수 있습니다.

하이드로퍼옥사이드 그룹에 의한 사슬 절단은 분자량 감소로 이어지며 절단의 주요 생성물은 알코올, 알데히드 및 케톤이며 최종적으로 카르복실산으로 산화됩니다.카르복실산은 금속의 촉매 산화에서 중요한 역할을 합니다.산화 분해는 폴리머 제품의 물리적 및 기계적 특성 저하의 주요 원인입니다.산화 분해는 폴리머의 분자 구조에 따라 다릅니다.산소의 존재는 또한 고분자에 대한 빛, 열, 방사선 및 기계적 힘의 손상을 강화하여 더 복잡한 분해 반응을 일으킬 수 있습니다.항산화제는 산화 분해를 늦추기 위해 폴리머에 첨가됩니다.

2) 플라스틱 가공 및 성형시 고온에 견디지 못하여 착색제가 분해, 퇴색 및 변색됨

플라스틱 착색에 사용되는 안료 또는 염료에는 온도 제한이 있습니다.이 한계 온도에 도달하면 안료 또는 염료는 화학적 변화를 거쳐 다양한 저분자량 화합물을 생성하며 반응식은 비교적 복잡합니다.다른 안료는 다른 반응을 보입니다.그리고 제품, 다른 안료의 내열성은 무게 감소와 같은 분석 방법으로 테스트할 수 있습니다.

2. 착색제는 원료와 반응합니다.

착색제와 원료 사이의 반응은 특정 안료 또는 염료와 원료의 가공에서 주로 나타납니다.이러한 화학 반응은 색상의 변화와 폴리머의 분해로 이어져 플라스틱 제품의 특성을 변화시킵니다.

환원 반응

나일론 및 아미노플라스트와 같은 특정 고분자는 용융 상태의 강산 환원제로서 가공 온도에서 안정한 안료 또는 염료를 환원 및 퇴색시킬 수 있습니다.

알칼리 교환

PVC 에멀젼 폴리머 또는 특정 안정화 폴리프로필렌의 알칼리 토금속은 착색제의 알칼리 토금속과 "염기 교환"하여 청적색에서 주황색으로 색상을 변경할 수 있습니다.

PVC 유화고분자는 VC를 유화제(도데실술폰산나트륨 C12H25SO3Na 등) 수용액에서 교반하여 중합하는 방법이다.반응에는 Na+가 포함되어 있습니다.PP의 내열성과 내산소성을 향상시키기 위해 1010, DLTDP 등을 첨가하는 경우가 많다.산소, 항산화제 1010은 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxypropionate methyl ester와 sodium pentaerythritol이 촉매하는 에스테르 교환 반응으로, DLTDP는 Na2S 수용액과 아크릴로니트릴을 반응시켜 제조되며 Propionitrile이 가수분해되어 티오디프로피온산이 생성되고 최종적으로 라우릴 알코올로 에스테르화하여 얻는다.반응에는 Na+도 포함됩니다.

플라스틱 제품의 성형 및 가공 중에 원료의 잔류 Na+는 CIPigment Red48:2(BBC 또는 2BP)와 같은 금속 이온을 포함하는 레이크 안료와 반응합니다. XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

안료와 할로겐화수소(HX) 사이의 반응

온도가 170°C로 올라가거나 빛의 작용을 받으면 PVC는 HCI를 제거하여 공액 이중 결합을 형성합니다.

할로겐 함유 난연성 폴리올레핀 또는 유색 난연성 플라스틱 제품도 고온에서 성형할 때 할로겐화수소가 제거된 HX입니다.

1) 울트라마린과 HX 반응

플라스틱 착색 또는 황색광 제거에 널리 사용되는 군청색 안료는 황 화합물입니다.

2) 구리 금 분말 안료는 PVC 원료의 산화 분해를 촉진합니다.

구리 안료는 고온에서 Cu+ 및 Cu2+로 산화될 수 있으며, 이는 PVC 분해를 가속화합니다.

3) 고분자의 금속이온 파괴

일부 안료는 폴리머에 파괴적인 영향을 미칩니다.예를 들어, 망간 레이크 안료 CIPigmentRed48:4는 PP 플라스틱 제품 성형에 적합하지 않습니다.그 이유는 가변 가격의 금속 망간 이온이 PP의 열 산화 또는 광산화에서 전자의 이동을 통해 하이드로퍼옥사이드를 촉매하기 때문입니다.PP의 분해는 PP의 노화를 가속화합니다.폴리카보네이트의 에스테르 결합은 가열 시 가수분해 및 분해되기 쉽고 일단 안료에 금속 이온이 있으면 분해를 촉진하기 쉽습니다.금속 이온은 또한 PVC 및 기타 원료의 열산소 분해를 촉진하고 색상 변화를 일으킵니다.

요약하면 플라스틱 제품을 생산할 때 원료와 반응하는 유색 안료의 사용을 피하는 것이 가장 실현 가능하고 효과적인 방법입니다.

3. 착색제와 첨가제의 반응

1) 유황 함유 안료와 첨가제의 반응

카드뮴 옐로우(CdS 및 CdSe의 고용체)와 같은 황 함유 안료는 내산성이 좋지 않아 PVC에 적합하지 않으며 납 함유 첨가제와 함께 사용해서는 안 됩니다.

2) 납 함유 화합물과 황 함유 안정제의 반응

크롬 황색 안료 또는 몰리브덴 레드의 납 함량은 티오디스테아레이트 DSTDP와 같은 항산화제와 반응합니다.

3) 색소와 항산화제의 반응

PP와 같은 항산화제가 포함된 원료의 경우 일부 안료도 항산화제와 반응하여 항산화제의 기능을 약화시키고 원료의 열 산소 안정성을 악화시킵니다.예를 들어, 페놀계 항산화제는 카본 블랙에 쉽게 흡수되거나 카본 블랙과 반응하여 활성을 잃습니다.흰색 또는 밝은 색상의 플라스틱 제품에 함유된 페놀계 항산화제 및 티타늄 이온은 페놀계 방향족 탄화수소 착물을 형성하여 제품의 황변을 유발합니다.백색 안료(TiO2)의 변색을 방지하기 위해 적합한 항산화제를 선택하거나 제산성 아연염(스테아린산아연) 또는 P2 유형 포스파이트와 같은 보조 첨가제를 추가하십시오.

4) 안료와 광안정제의 반응

전술한 바와 같은 황 함유 안료와 니켈 함유 광안정제의 반응을 제외하고 안료 및 광안정제의 효과는 일반적으로 광안정제의 효과, 특히 힌더드 아민 광안정제 및 아조 옐로우 및 레드 안료의 효과를 감소시킨다.안정적인 쇠퇴의 효과가 더 분명하고 무색만큼 안정적이지 않습니다.이 현상에 대한 명확한 설명은 없습니다.

4. 첨가제 사이의 반응

많은 첨가물을 잘못 사용하면 예상치 못한 반응이 일어나 제품이 변색될 수 있습니다.예를 들어 난연제 Sb2O3는 황 함유 항산화제와 반응하여 Sb2S3를 생성합니다. Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

따라서 생산 제형을 고려할 때 첨가제 선택에 주의를 기울여야 합니다.

5. 보조 자동 산화 원인

페놀 안정제의 자동 산화는 백색 또는 밝은 색상의 제품의 변색을 촉진하는 중요한 요소입니다.이러한 변색을 외국에서는 흔히 "핑킹"이라고 합니다.

BHT 항산화제(2-6-di-tert-butyl-4-methylphenol)와 같은 산화생성물에 의해 결합되어 3,3',5,5'-stilbene quinone 엷은 붉은색 반응 생성물의 형태를 띠며, 이러한 변색이 일어난다. 산소와 물이 있고 빛이 없을 때만 가능합니다.자외선에 노출되면 밝은 빨간색 스틸벤 퀴논이 노란색 단일 고리 생성물로 빠르게 분해됩니다.

6. 빛과 열의 작용에 따른 유색 안료의 호변이성화

일부 유색 안료는 CIPig.R2(BBC) 안료를 사용하여 아조 유형에서 퀴논 유형으로 변경하는 것과 같이 빛과 열의 작용 하에서 분자 구성의 호변이성화를 거치며, 이는 원래 접합 효과를 변경하고 공액 결합의 형성을 유발합니다. .감소하여 짙은 파란색-광선 빨간색에서 밝은 주황색-빨간색으로 색상이 변경됩니다.

동시에 빛의 촉매 작용으로 물과 함께 분해되어 공결정수를 변화시키고 퇴색을 일으킵니다.