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发布时间:2024-12-23 03:42:39 来源:2024欧洲杯买球网站 作者:欧洲杯投注官方网站入口
(2)由于塑料制品的某些组分,如基体与助剂,或基体与着色颜料,亦或助剂与颜料间发生化学反应所致;
以下通过剖析这些因素引起色变之机理,为塑料制品厂家提供参考,以便正确选择原材料,从而生产出合格的塑料制品。
当塑料成型加工设备之加热圈或加热板因失控而一直处于加热状态时,容易导致局部温度过高,使得树脂在高温下发生氧化分解,对于那些热敏性塑料,如PVC等,在成型加工时更易出现这种现象,严重时,将烧焦变黄,甚至变黑,并伴随大量低分子挥发物逸出。
解聚反应系先在大分子未端断裂,,然后按连锁机理迅速脱除单体,在聚合上限温度以上尤其容易进行。
对于诸如PE等聚合物在高温成型时,其主链任何位置都可能断裂,分子量迅速下降,但单体收率很少,这类反应称作无规断链,有时也称作降解,聚乙烯断链后形成的自由基活性很高,四周又有较多的二级氢,易发生链转移反应,几乎无单体产生。
聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯腈、聚氟乙烯等受热时,取代基将脱除。以聚氯乙烯(PVC)为例,PVC在180~200℃以下温度加工成型,但在较低的温度(如100~120℃)下,即开始脱氢(HCl),200℃左右失去HCl很快,而使聚合物变成深色,强度变低,总反应简示如下:﹏CH2CHCICH2CHCl~~→~~CH=CHCH=CH~~+2HCl
游离HCl对脱氯化氢有催化作用,金属氯化物,如氯化氢与加工设备作用形成的氯化铁,促进催化:3HCl+Fe→FeCl3+3HCl
利用通迅电缆着色市话通迅电缆线时,铜导线上聚烯烃层如稳定得不好,聚合物—铜的界面上就会形成绿色的羧酸铜。这些反应促使铜扩散入聚合物中,加速了铜的催化氧化。
因此,为了降低聚烯烃的氧化降解速率,常加入酚类或芳胺类抗氧剂(AH),终止上述反应,形成不活泼的自由基A·:ROO·+AH-→ROOH+A·
氢过氧化基团引起的链的断裂导致分子量降低,其均裂的主产物为醇、醛、酮,最后氧化成羧酸。羧酸对金属催化氧化起着主要作用。
用于塑料着色的颜料或染料均存在耐温极限,达到这一极限温度,颜料或染料将发生化学变化,生成各种较低分子量化合物,其反应式均较复杂;不同的颜料存在不同的反应及产物,通过失重等分析方法可以检测不同颜料的耐温性,一般地:
着色剂与树脂的反应主要表现在某些颜料或染料与树脂在加工成型时发生的,这些化学反应将导致色相的变化,并使聚合物发生降解,从而使制品性能发生变化。
某些高聚物,如尼龙和氨基塑料在熔融状态下,是很强的酸性还原剂,它们能使在加工温度下很稳定的颜料或染料被还原褪色。
聚氯乙烯乳液聚合物或某些稳定化了的聚丙烯中的碱土金属,能与着色剂中的碱土金属发生“碱交换作用”,从而使颜色从蓝红色变成橙色。
PVC乳液聚合物是VC在乳化剂(如十二烷基磺酸钠C12H25SO3Na)水溶液中借助搅拌聚合的方法,反应中含有Na+;为提高PP的耐热氧性能,常加有1010、DLTDP等抗氧剂,抗氧剂1010是由3,5一二叔丁基一4一羟基丙酸甲酯与季戊四醇酸钠催化下进行酯交换反应,而DLTDP是由Na2S水溶液与丙烯腈反应制备硫代二丙腈,经水解生成硫代二丙酸,最后用月桂醇酯化而得,反应中亦均含有Na+。
某些颜料对聚合物有破坏作用,如锰色淀颜料C.I.PigmentRed48:4不适合PP塑料制品成型,原因在于变价金属锰离子在PP的热氧化或光氧化中,通过电子的转移催化氢过氧化物的分解导致PP的加速老化;聚碳酸酯中的酯键,加热时易水解和遇碱分解,一旦颜料中存在金属离子更容易促进分解;金属离子也会促使PVC等树脂的热氧分解,并导致颜色变化。
含硫颜料,如镉黄(CdS和CdSe的固溶体),由于耐酸性较差,不宜用于PVC,也不应和含铅的助剂一起使用。
加有抗氧剂的树脂,如PP,除前述“3.2”之外,某些颜料与抗氧剂亦会发生反应,因而减弱了抗氧剂的功能,使树脂的热氧稳定性变劣。例如,酚类抗氧剂易被炭黑吸收或与其反应而失去活性;白色或浅色塑料制品中酚类抗氧剂与钛离子形成酚状芳烃络合物使制品发生黄变现象,我们通过选择合适抗氧剂或添加辅助添加剂,如抗酸锌盐(硬脂酸锌)或P2型亚磷酸酯防止白色颜料(TiO2)色变。
颜料和光稳定剂发生作用,除前面已述含硫颜料与含镍光稳定剂发生反应外,一般都会降低光稳定剂的效用,尤其受阻胺光稳定剂和偶氮黄、红颜料作用,其光稳定下降效果更为明显,还不如未着色稳定,此现象目前尚无确切的解释。
许多助剂如使用不当,将有可能发生意想不到的反应而使制品发生色变。如阻燃剂Sb 2O 3与含硫抗反应生成Sb2S3:Sb 2O 3+–S–→Sb 2S 3+–O–
酚类稳定剂的自动氧化,是促进白色或浅色制品色变的重要因素,这种色变在国外常称为“Pinking”(泛红)。
它是由诸如BHT抗氧剂(2-6-二叔丁基-4-甲基苯酚)氧化产物偶合,并形如3,3′,5,5′一均二苯乙烯醌淡红色反应产物,这种变色仅在有氧和水以及无光的情况下发生,曝置在紫外光下,淡红的均二苯乙烯醌迅速分解成的单环产物。
部分着色颜料在光热作用下,分子构型互变异构,如使用C.I.Pig.R2(BBC)颜料由偶氮型互变为醌型,改变了原共轭效变,引起共轭键的减少,导致颜色从深色的兰光红变成浅色的桔红色。
塑料制品存放或使用时,一些反应性基团,不管是树脂还是助剂,亦或着色颜料,在光、热作用下,将与大气中的水分或化学污染物一酸、碱等发生作用,引起各种复杂的化学反应,久而久之,将导致褪色或变色。