შესაფუთი მასალის ცოდნა - რა იწვევს პლასტმასის პროდუქტების ფერის შეცვლას?

• ნედლეულის ჟანგვითი დეგრადაციამ შეიძლება გამოიწვიოს გაუფერულება მაღალ ტემპერატურაზე ჩამოსხმისას;
• შეღებვის ფერის შეცვლა მაღალ ტემპერატურაზე გამოიწვევს პლასტმასის პროდუქტების გაუფერულებას;
• ქიმიური რეაქცია საღებავსა და ნედლეულს ან დანამატებს შორის გამოიწვევს გაუფერულებას;
• დანამატებს შორის რეაქცია და დანამატების ავტომატური დაჟანგვა გამოიწვევს ფერის ცვლილებას;
• შეღებვის პიგმენტების ტაუტომერიზაცია სინათლისა და სითბოს ზემოქმედებით გამოიწვევს პროდუქტების ფერის ცვლილებას;
• ჰაერის დამაბინძურებლებმა შეიძლება გამოიწვიოს ცვლილებები პლასტმასის პროდუქტებში.

1. გამოწვეული პლასტმასის ჩამოსხმით

1) ნედლეულის ჟანგვითი დეგრადაციამ შეიძლება გამოიწვიოს გაუფერულება მაღალ ტემპერატურაზე ჩამოსხმისას

როდესაც პლასტმასის ჩამოსხმის გადამამუშავებელი აღჭურვილობის გამათბობელი რგოლი ან გამაცხელებელი ფირფიტა ყოველთვის გაცხელებულ მდგომარეობაშია კონტროლის გარეშე, ადვილია ადგილობრივი ტემპერატურის ძალიან მაღალი გამოწვევა, რაც იწვევს ნედლეულის დაჟანგვას და დაშლას მაღალ ტემპერატურაზე. სითბოსადმი მგრძნობიარე პლასტმასებისთვის, როგორიცაა PVC, უფრო ადვილია როდესაც ეს ფენომენი ხდება, როდესაც ის სერიოზულია, ის დაიწვება და გახდება ყვითელი, ან თუნდაც შავი, რომელსაც თან ახლავს დიდი რაოდენობით დაბალმოლეკულური აქროლადები.

ეს დეგრადაცია მოიცავს ისეთ რეაქციებს, როგორიცაადეპოლიმერიზაცია, შემთხვევითი ჯაჭვის გაჭრა, გვერდითი ჯგუფებისა და დაბალი მოლეკულური წონის ნივთიერებების მოცილება.

• დეპოლიმერიზაცია

დაშლის რეაქცია ხდება ტერმინალური ჯაჭვის რგოლზე, რის შედეგადაც ჯაჭვის რგოლი სათითაოდ იშლება და წარმოქმნილი მონომერი სწრაფად აორთქლდება. ამ დროს მოლეკულური წონა იცვლება ძალიან ნელა, ისევე როგორც ჯაჭვის პოლიმერიზაციის საპირისპირო პროცესი. როგორიცაა მეთილის მეთაკრილატის თერმული დეპოლიმერიზაცია.

• შემთხვევითი ჯაჭვის გაჭრა (დეგრადაცია)

ასევე ცნობილია, როგორც შემთხვევითი შესვენებები ან შემთხვევითი გატეხილი ჯაჭვები. მექანიკური ძალის, მაღალი ენერგიის გამოსხივების, ულტრაბგერითი ტალღების ან ქიმიური რეაგენტების მოქმედებით, პოლიმერული ჯაჭვი იშლება ფიქსირებული წერტილის გარეშე და წარმოიქმნება დაბალი მოლეკულური წონის პოლიმერი. ეს არის პოლიმერის დეგრადაციის ერთ-ერთი გზა. როდესაც პოლიმერული ჯაჭვი შემთხვევით იშლება, მოლეკულური წონა სწრაფად იკლებს და პოლიმერის წონის დაკარგვა ძალიან მცირეა. მაგალითად, პოლიეთილენის, პოლიენის და პოლისტიროლის დეგრადაციის მექანიზმი ძირითადად შემთხვევითი დეგრადაციაა.

როდესაც პოლიმერები, როგორიცაა PE, ყალიბდება მაღალ ტემპერატურაზე, ძირითადი ჯაჭვის ნებისმიერი პოზიცია შეიძლება დაირღვეს და მოლეკულური წონა სწრაფად იკლებს, მაგრამ მონომერის გამოსავალი ძალიან მცირეა. ამ ტიპის რეაქციას უწოდებენ შემთხვევითი ჯაჭვის ჭრილობას, ზოგჯერ უწოდებენ დეგრადაციას, პოლიეთილენს. ჯაჭვის ჭრის შემდეგ წარმოქმნილი თავისუფალი რადიკალები ძალიან აქტიურია, გარშემორტყმულია უფრო მეორადი წყალბადით, მიდრეკილია ჯაჭვური გადაცემის რეაქციებისკენ და თითქმის არ წარმოიქმნება მონომერები.

• შემცვლელების მოცილება

PVC, PVAc და ა.შ. შეიძლება განიცადოს შემცვლელის მოცილების რეაქცია გაცხელებისას, ამიტომ ხშირად ჩნდება პლატო თერმოგრავიმეტრულ მრუდზე. როდესაც პოლივინილქლორიდი, პოლივინილაცეტატი, პოლიაკრილონიტრილი, პოლივინილ ფტორიდი და ა.შ გაცხელდება, შემცვლელები მოიხსნება. მაგალითად, პოლივინილ ქლორიდის (PVC) გათვალისწინებით, PVC მუშავდება 180-200°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე, მაგრამ უფრო დაბალ ტემპერატურაზე (როგორიცაა 100-120°C), ის იწყებს დეჰიდროგენაციას (HCl) და კარგავს HCl-ს ძალიან. სწრაფად დაახლოებით 200 ° C ტემპერატურაზე. ამიტომ, დამუშავების დროს (180-200°C) პოლიმერი მიდრეკილია უფრო მუქი ფერის და დაბალი სიძლიერისკენ.

თავისუფალ HCl-ს აქვს კატალიზური მოქმედება დეჰიდროქლორირებაზე, ხოლო ლითონის ქლორიდები, როგორიცაა რკინის ქლორიდი, რომელიც წარმოიქმნება წყალბადის ქლორიდის და გადამამუშავებელი მოწყობილობების მოქმედებით, ხელს უწყობს კატალიზს.

მჟავა შთამნთქმელი ნივთიერებების რამდენიმე პროცენტი, როგორიცაა ბარიუმის სტეარატი, ორგანოტინი, ტყვიის ნაერთები და ა.შ., უნდა დაემატოს PVC-ს თერმული დამუშავების დროს მისი სტაბილურობის გასაუმჯობესებლად.

როდესაც საკომუნიკაციო კაბელი გამოიყენება საკომუნიკაციო კაბელის გასაღებად, თუ სპილენძის მავთულზე პოლიოლეფინის ფენა არ არის სტაბილური, პოლიმერ-სპილენძის ინტერფეისზე წარმოიქმნება მწვანე სპილენძის კარბოქსილატი. ეს რეაქციები ხელს უწყობს სპილენძის დიფუზიას პოლიმერში, აჩქარებს სპილენძის კატალიზურ დაჟანგვას.

ამიტომ, პოლიოლეფინების ჟანგვითი დეგრადაციის სიჩქარის შესამცირებლად, ხშირად ემატება ფენოლური ან არომატული ამინის ანტიოქსიდანტები (AH), რათა შეწყდეს ზემოაღნიშნული რეაქცია და წარმოიქმნას არააქტიური თავისუფალი რადიკალები A·: ROO·+AH-→ROOH+A·

• ოქსიდაციური დეგრადაცია

ჰაერის ზემოქმედების ქვეშ მყოფი პოლიმერული პროდუქტები შთანთქავს ჟანგბადს და განიცდის ჟანგვას ჰიდროპეროქსიდების წარმოქმნით, შემდგომ იშლება აქტიური ცენტრების წარმოქმნით, აყალიბებს თავისუფალ რადიკალებს და შემდეგ განიცდის თავისუფალი რადიკალების ჯაჭვურ რეაქციებს (ანუ ავტოჟანგვის პროცესი). დამუშავებისა და გამოყენებისას პოლიმერები ექვემდებარება ჰაერში ჟანგბადს და გაცხელებისას აჩქარებს ჟანგვითი დეგრადაციას.

პოლიოლეფინების თერმული დაჟანგვა მიეკუთვნება თავისუფალი რადიკალების ჯაჭვური რეაქციის მექანიზმს, რომელსაც აქვს ავტოკატალიზური ქცევა და შეიძლება დაიყოს სამ ეტაპად: დაწყება, ზრდა და დასრულება.

ჰიდროპეროქსიდის ჯგუფის მიერ გამოწვეული ჯაჭვის ჭრილობა იწვევს მოლეკულური წონის დაქვეითებას, ხოლო ჭრილობის ძირითადი პროდუქტებია ალკოჰოლები, ალდეჰიდები და კეტონები, რომლებიც საბოლოოდ იჟანგება კარბოქსილის მჟავებამდე. კარბოქსილის მჟავები დიდ როლს თამაშობენ ლითონების კატალიზურ დაჟანგვაში. ოქსიდაციური დეგრადაცია არის პოლიმერული პროდუქტების ფიზიკური და მექანიკური თვისებების გაუარესების მთავარი მიზეზი. ოქსიდაციური დეგრადაცია იცვლება პოლიმერის მოლეკულური სტრუქტურის მიხედვით. ჟანგბადის არსებობამ ასევე შეიძლება გააძლიეროს სინათლის, სითბოს, გამოსხივების და მექანიკური ძალის დაზიანება პოლიმერებზე, რაც იწვევს დეგრადაციის უფრო რთულ რეაქციებს. ანტიოქსიდანტები ემატება პოლიმერებს ჟანგვითი დეგრადაციის შესანელებლად.

2) როდესაც პლასტმასის დამუშავება და ჩამოსხმა ხდება, შეღებვა იშლება, ქრებოდა და იცვლის ფერს მაღალი ტემპერატურის გაუძლოების გამო.

პლასტმასის შეღებვისთვის გამოყენებულ პიგმენტებს ან საღებავებს აქვთ ტემპერატურის ზღვარი. როდესაც ეს ზღვრული ტემპერატურა მიიღწევა, პიგმენტები ან საღებავები გაივლიან ქიმიურ ცვლილებებს სხვადასხვა დაბალი მოლეკულური წონის ნაერთების წარმოქმნით და მათი რეაქციის ფორმულები შედარებით რთულია; სხვადასხვა პიგმენტებს აქვთ განსხვავებული რეაქცია. და პროდუქტები, სხვადასხვა პიგმენტების ტემპერატურის წინააღმდეგობა შეიძლება შემოწმდეს ანალიტიკური მეთოდებით, როგორიცაა წონის დაკლება.

2. საღებავები რეაგირებენ ნედლეულთან

საღებავებსა და ნედლეულს შორის რეაქცია ძირითადად ვლინდება გარკვეული პიგმენტების ან საღებავებისა და ნედლეულის გადამუშავებაში. ეს ქიმიური რეაქციები გამოიწვევს პოლიმერების ფერის ცვლილებას და დეგრადაციას, რითაც იცვლება პლასტმასის პროდუქტების თვისებები.

• შემცირების რეაქცია

ზოგიერთი მაღალი პოლიმერი, როგორიცაა ნეილონი და ამინოპლასტები, არის ძლიერი მჟავას შემცირების აგენტები გამდნარ მდგომარეობაში, რომლებსაც შეუძლიათ შეამცირონ და გააფუჭონ პიგმენტები ან საღებავები, რომლებიც სტაბილურია დამუშავების ტემპერატურაზე.

• ტუტე ბირჟა

ტუტე მიწის ლითონებს PVC ემულსიურ პოლიმერებში ან გარკვეულ სტაბილიზებულ პოლიპროპილენებში შეუძლიათ „ბაზის გაცვლა“ ტუტე მიწის ლითონებთან საღებავებში, რათა შეცვალონ ფერი ლურჯი-წითელიდან ნარინჯისფერში.

PVC ემულსიის პოლიმერი არის მეთოდი, რომლის დროსაც VC პოლიმერიზდება ემულგატორის (როგორიცაა ნატრიუმის დოდეცილსულფონატი C12H25SO3Na) წყალხსნარში შერევით. რეაქცია შეიცავს Na+; PP-ს სითბოს და ჟანგბადის წინააღმდეგობის გასაუმჯობესებლად ხშირად ემატება 1010, DLTDP და ა.შ. ჟანგბადი, ანტიოქსიდანტი 1010 არის ტრანსესტერიფიკაციის რეაქცია, რომელიც კატალიზირებულია 3,5-დი-ტერტ-ბუტილ-4-ჰიდროქსიპროპიონატის მეთილის ეთერის და ნატრიუმის პენტაერიტრიტოლის მიერ, ხოლო DLTDP მზადდება Na2S წყალხსნარის რეაქციის შედეგად აკრილონიტრილთან პროპიონიტრილის წარმოქმნით ჰიდროლიზდება და საბოლოოდ ჰიდროლიზდება. მიიღება ლაურილის სპირტით ესტერიფიკაციის შედეგად. რეაქცია ასევე შეიცავს Na+-ს.

პლასტიკური პროდუქტების ჩამოსხმისა და დამუშავების დროს ნედლეულში ნარჩენი Na+ რეაგირებს ტბის პიგმენტთან, რომელიც შეიცავს ლითონის იონებს, როგორიცაა CIPigment Red48:2 (BBC ან 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+.

• რეაქცია პიგმენტებსა და წყალბადის ჰალოიდებს შორის (HX)

როდესაც ტემპერატურა იზრდება 170°C-მდე ან სინათლის ზემოქმედების ქვეშ, PVC აშორებს HCI-ს, რათა შექმნას კონიუგირებული ორმაგი ბმა.

ჰალოგენის შემცველი ცეცხლგამძლე პოლიოლეფინი ან ფერადი ცეცხლგამძლე პლასტმასის პროდუქტები ასევე დეჰიდროჰალოგენირებულია HX მაღალ ტემპერატურაზე ჩამოსხმისას.

1) ულტრამარინი და HX რეაქცია

ულტრამარინის ლურჯი პიგმენტი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება პლასტმასის შეღებვაში ან ყვითელ შუქზე, არის გოგირდის ნაერთი.

2) სპილენძის ოქროს ფხვნილის პიგმენტი აჩქარებს PVC ნედლეულის ჟანგვითი დაშლას

სპილენძის პიგმენტები შეიძლება დაჟანგდეს Cu+ და Cu2+ მაღალ ტემპერატურაზე, რაც დააჩქარებს PVC-ის დაშლას.

3) ლითონის იონების განადგურება პოლიმერებზე

ზოგიერთ პიგმენტს აქვს დესტრუქციული ეფექტი პოლიმერებზე. მაგალითად, მანგანუმის ტბის პიგმენტი CIPigmentRed48:4 არ არის შესაფერისი PP პლასტმასის პროდუქტების ჩამოსხმისთვის. მიზეზი ის არის, რომ ლითონის მანგანუმის იონები ცვლადი ფასით ახდენენ ჰიდროპეროქსიდის კატალიზებას ელექტრონების გადაცემის გზით PP-ს თერმული დაჟანგვის ან ფოტოჟანგვის დროს. PP-ის დაშლა იწვევს PP-ის დაჩქარებულ დაბერებას; პოლიკარბონატის ეთერული ბმა ადვილად ჰიდროლიზდება და იშლება გაცხელებისას, ხოლო მას შემდეგ, რაც პიგმენტში ლითონის იონები იქნება, უფრო ადვილია დაშლის ხელშეწყობა; ლითონის იონები ასევე ხელს უწყობენ PVC და სხვა ნედლეულის თერმოჟანგბადის დაშლას და გამოიწვევს ფერის შეცვლას.

შევაჯამოთ, პლასტმასის პროდუქტების წარმოებისას, ეს არის ყველაზე ხელმისაწვდომი და ეფექტური გზა, რათა თავიდან იქნას აცილებული ფერადი პიგმენტების გამოყენება, რომლებიც რეაგირებენ ნედლეულთან.

3. რეაქცია საღებავებსა და დანამატებს შორის

1) რეაქცია გოგირდის შემცველ პიგმენტებსა და დანამატებს შორის

გოგირდის შემცველი პიგმენტები, როგორიცაა კადმიუმის ყვითელი (CdS და CdSe მყარი ხსნარი), არ არის შესაფერისი PVC-სთვის ცუდი მჟავა წინააღმდეგობის გამო და არ უნდა იქნას გამოყენებული ტყვიის შემცველ დანამატებთან ერთად.

2) ტყვიის შემცველი ნაერთების რეაქცია გოგირდის შემცველ სტაბილიზატორებთან

ტყვიის შემცველობა ქრომის ყვითელ პიგმენტში ან მოლიბდენის წითელში რეაგირებს ანტიოქსიდანტებთან, როგორიცაა თიოდისტეარატი DSTDP.

3) რეაქცია პიგმენტსა და ანტიოქსიდანტს შორის

ანტიოქსიდანტების შემცველი ნედლეულისთვის, როგორიცაა PP, ზოგიერთი პიგმენტი ასევე რეაგირებს ანტიოქსიდანტებთან, რითაც ასუსტებს ანტიოქსიდანტების ფუნქციას და აუარესებს ნედლეულის თერმული ჟანგბადის სტაბილურობას. მაგალითად, ფენოლური ანტიოქსიდანტები ადვილად შეიწოვება ნახშირბადით ან რეაგირებენ მათთან და კარგავენ აქტივობას; ფენოლური ანტიოქსიდანტები და ტიტანის იონები თეთრ ან ღია ფერის პლასტმასის პროდუქტებში ქმნიან ფენოლურ არომატულ ნახშირწყალბადის კომპლექსებს პროდუქტების გაყვითლებას. აირჩიეთ შესაფერისი ანტიოქსიდანტი ან დაამატეთ დამხმარე დანამატები, როგორიცაა მჟავა თუთიის მარილი (თუთიის სტეარატი) ან P2 ტიპის ფოსფიტი, რათა თავიდან აიცილოთ თეთრი პიგმენტის (TiO2) გაუფერულება.

4) რეაქცია პიგმენტსა და სინათლის სტაბილიზატორს შორის

პიგმენტების და სინათლის სტაბილიზატორების მოქმედება, გარდა გოგირდის შემცველი პიგმენტებისა და ნიკელის შემცველი სინათლის სტაბილიზატორების რეაქციისა, როგორც ზემოთ აღწერილია, ზოგადად ამცირებს სინათლის სტაბილიზატორების ეფექტურობას, განსაკუთრებით დაბრკოლებული ამინის სინათლის სტაბილიზატორების და აზო ყვითელი და წითელი პიგმენტების ეფექტს. სტაბილური ვარდნის ეფექტი უფრო აშკარაა და ის არ არის ისეთი სტაბილური, როგორც უფერული. ამ ფენომენის გარკვეული ახსნა არ არსებობს.

4. რეაქცია დანამატებს შორის

თუ ბევრი დანამატი არასწორად გამოიყენება, შეიძლება მოხდეს მოულოდნელი რეაქციები და პროდუქტი შეიცვალოს ფერს. მაგალითად, ცეცხლგამძლე Sb2O3 რეაგირებს გოგირდის შემცველ ანტიოქსიდანტთან Sb2S3-ის წარმოქმნით: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

ამიტომ, საწარმოო ფორმულირებების განხილვისას სიფრთხილეა საჭირო დანამატების არჩევისას.

5. დამხმარე ავტო-ჟანგვის მიზეზები

ფენოლური სტაბილიზატორების ავტომატური დაჟანგვა მნიშვნელოვანი ფაქტორია თეთრი ან ღია ფერის პროდუქტების გაუფერულების ხელშეწყობისთვის. ამ გაუფერულებას უცხო ქვეყნებში ხშირად უწოდებენ "ვარდისფერს".

იგი შერწყმულია დაჟანგვის პროდუქტებით, როგორიცაა BHT ანტიოქსიდანტები (2-6-დი-ტერტ-ბუტილ-4-მეთილფენოლი) და აქვს 3,3', 5,5'-სტილბენის ქინონის ღია წითელი რეაქციის პროდუქტი. ეს გაუფერულება ხდება. მხოლოდ ჟანგბადის და წყლის თანდასწრებით და სინათლის არარსებობით. ულტრაიისფერი შუქის ზემოქმედებისას, ღია წითელი სტილბენის ქინონი სწრაფად იშლება ყვითელ ერთ რგოლოვან პროდუქტად.

6. ფერადი პიგმენტების ტაუტომერიზაცია სინათლისა და სითბოს მოქმედების ქვეშ

ზოგიერთი ფერადი პიგმენტი ექვემდებარება მოლეკულური კონფიგურაციის ტაუტომერიზაციას სინათლისა და სითბოს გავლენის ქვეშ, მაგალითად, CIPig.R2 (BBC) პიგმენტების გამოყენება აზოტიპიდან ქინონის ტიპზე გადასვლისთვის, რაც ცვლის თავდაპირველ კონიუგაციის ეფექტს და იწვევს კონიუგირებული ბმების წარმოქმნას. . მცირდება, რის შედეგადაც ფერი იცვლება მუქი ლურჯი-მბზინავი წითელიდან ღია ნარინჯისფერ-წითელზე.

ამავდროულად, სინათლის კატალიზის ქვეშ, იგი იშლება წყალთან ერთად, ცვლის თანაკრისტალურ წყალს და იწვევს გაქრობას.

7. გამოწვეული ჰაერის დამაბინძურებლებით

როდესაც პლასტმასის პროდუქტები ინახება ან გამოიყენება, ზოგიერთი რეაქტიული მასალა, იქნება ეს ნედლეული, დანამატები თუ საღებარი პიგმენტები, რეაგირებს ატმოსფეროში არსებულ ტენიანობასთან ან ქიმიურ დამაბინძურებლებთან, როგორიცაა მჟავები და ტუტეები სინათლისა და სითბოს გავლენის ქვეშ. წარმოიქმნება სხვადასხვა რთული ქიმიური რეაქციები, რაც დროთა განმავლობაში გამოიწვევს გაქრობას ან ფერის შეცვლას.

ამ სიტუაციის თავიდან აცილება ან შემსუბუქება შესაძლებელია შესაბამისი თერმული ჟანგბადის სტაბილიზატორების, სინათლის სტაბილიზატორების დამატებით ან მაღალი ხარისხის ამინდის წინააღმდეგობის დანამატებისა და პიგმენტების შერჩევით.