绥化蟹贤科技有限公司

????????利用干粉或色母粒等方法著(zhù)色塑料制品時(shí)，可能出現顏色變化現象，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

????????變色可能由下述方面原因引起：

????????(1)高溫成型時(shí)，基體樹(shù)脂的氧化降解引起;

????????(2)由于塑料制品的某些組分，如基體與助劑，或基體與著(zhù)色顏料，亦或助劑與顏料間發(fā)生化學(xué)反應所致;

????????(3)由于著(zhù)色顏料或助劑等不耐高溫所引起，等等。我們通過(guò)剖析這些因素引起色變之機理，為諸多塑料制品廠(chǎng)家提供參考，以便正確選擇原材料，從而生產(chǎn)出合格的塑料制品。

????????塑料成型加工所引起的顏色變化

????????1.高溫成型時(shí)，基體樹(shù)脂氧化降解變色

????????當塑料成型加工設備之加熱圈或加熱板因失控而一直處于加熱狀態(tài)時(shí)，容易導致局部溫度過(guò)高，使得樹(shù)脂在高溫下發(fā)生氧化分解，對于那些熱敏性塑料，如PVC等，在成型加工時(shí)更易出現這種現象，嚴重時(shí)，將燒焦變黃，甚至變黑，并伴隨大量低分子揮發(fā)物逸出。

????????這種降解包括解聚、無(wú)規斷鏈、側基和低分子物的脫除等反應。

????????(1)解聚

????????解聚反應系先在大分子未端斷裂，,然后按連鎖機理迅速脫除單體，在聚合上限溫度以上尤其容易進(jìn)行。

????????(2)無(wú)規斷鏈(降解)

????????對于諸如PE等聚合物在高溫成型時(shí)，其主鏈任何位置都可能斷裂，分子量迅速下降，但單體收率很少，這類(lèi)反應稱(chēng)作無(wú)規斷鏈，有時(shí)也稱(chēng)作降解，聚乙烯斷鏈后形成的自由基活性很高，四周又有較多的二級氫，易發(fā)生鏈轉移反應，幾乎無(wú)單體產(chǎn)生。

????????(3)取代基的脫除

????????聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯腈、聚氟乙烯等受熱時(shí)，取代基將脫除。以聚氯乙烯(PVC)為例，PVC在180~200℃以下溫度加工成型，但在較低的溫度(如100~120℃)下，即開(kāi)始脫氫(HCl)，200℃左右失去HCl很快，而使聚合物變成深色，強度變低，總反應簡(jiǎn)示如下：﹏CH2CHCIH2CHCl～～→～～CH=CHCH=CH～～+2HCl

????????游離HCl對脫氯化氫有催化作用,金屬氯化物,如氯化氫與加工設備作用形成的氯化鐵,促進(jìn)催化。3HCl+Fe→FeCl3+3HCl

????????PVC在熱加工時(shí)須加百分之幾的酸吸收劑，如硬脂酸鋇、有機錫、鉛化合物等，以提高其穩定性。

????????利用通迅電纜著(zhù)色市話(huà)通迅電纜線(xiàn)時(shí)，銅導線(xiàn)上聚烯烴層如穩定得不好，聚合物—銅的界面上就會(huì )形成綠色的羧酸銅。這些反應促使銅擴散入聚合物中，加速了銅的催化氧化。

????????因此，為了降低聚烯烴的氧化降解速率，常加入酚類(lèi)或芳胺類(lèi)抗氧劑(AH)，終止上述反應，形成不活潑的自由基A·：ROO·+AH-→ROOH+A·

????????(4)氧化降解

????????聚合物在加工和使用時(shí)都要接觸空氣中的氧氣，在受熱時(shí)，加速氧化降解。

????????聚烯烴的熱氧化屬于自由基連鎖反應機理，有自動(dòng)催化行為，可分為引發(fā)、增長(cháng)、終止三步反應。

????????氫過(guò)氧化基團引起的鏈的斷裂導致分子量降低，其均裂的主產(chǎn)物為醇、醛、酮，最后氧化成羧酸。羧酸對金屬催化氧化起著(zhù)主要作用。

????????2.塑料成型加工時(shí)，著(zhù)色劑因不耐高溫而發(fā)生分解褪色變色

????????用于塑料著(zhù)色的顏料或染料均存在耐溫極限，達到這一極限溫度，顏料或染料將發(fā)生化學(xué)變化，生成各種較低分子量化合物，其反應式均較復雜;不同的顏料存在不同的反應及產(chǎn)物，通過(guò)失重等分析方法可以檢測不同顏料的耐溫性，一般地：

????????著(zhù)色劑與樹(shù)脂反應所引起的顏色變化

????????著(zhù)色劑與樹(shù)脂的反應主要表現在某些顏料或染料與樹(shù)脂在加工成型時(shí)發(fā)生的，這些化學(xué)反應將導致色相的變化，并使聚合物發(fā)生降解，從而使制品性能發(fā)生變化。

????????1.還原反應

????????某些高聚物，如尼龍和氨基塑料在熔融狀態(tài)下，是很強的酸性還原劑，它們能使在加工溫度下很穩定的顏料或染料被還原褪色。

????????2.堿交換作用

????????聚氯乙烯乳液聚合物或某些穩定化了的聚丙烯中的堿土金屬，能與著(zhù)色劑中的堿土金屬發(fā)生“堿交換作用”，從而使顏色從藍紅色變成橙色。

????????PVC乳液聚合物是VC在乳化劑(如十二烷基磺酸鈉C12H25SO3Na)水溶液中借助攪拌聚合的方法，反應中含有Na+;為提高PP的耐熱氧性能，常加有1010、DLTDP等抗氧劑，抗氧劑1010是由3，5一二叔丁基一4一羥基丙酸甲酯與季戊四醇酸鈉催化下進(jìn)行酯交換反應，而DLTDP是由Na2S水溶液與丙烯腈反應制備硫代二丙腈，經(jīng)水解生成硫代二丙酸，最后用月桂醇酯化而得，反應中亦均含有Na+。

????????在塑料制品成型加工時(shí)，樹(shù)脂中殘余的Na+將與含有金屬離子的色淀顏料如C.I.Pigment·Red48:2(BBC或2BP)發(fā)生反應:XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+

????????3.顏料與鹵化氫(HX)間的反應

????????PVC在溫度升至170℃或受光作用下脫去HCI而形成共軛雙鍵。

????????含鹵阻燃性聚烯烴或有色阻燃塑料制品在高溫成型亦脫鹵化氫HX。

????????(1)群青與HX反應

????????廣泛用于塑料著(zhù)色或消去黃光的群青顏料，是一種含硫復合物。

????????(2)銅金粉顏料加速PVC樹(shù)脂的氧化分解

????????銅顏料高溫時(shí)可被氧化生成Cu+、Cu2+,將加速PVC分解

????????(3)金屬離子對聚合物的破壞作用

????????某些顏料對聚合物有破壞作用，如錳色淀顏料C.I.PigmentRed48:4不適合PP塑料制品成型，原因在于變價(jià)金屬錳離子在PP的熱氧化或光氧化中，通過(guò)電子的轉移催化氫過(guò)氧化物的分解導致PP的加速老化;聚碳酸酯中的酯鍵，加熱時(shí)易水解和遇堿分解，一旦顏料中存在金屬離子更容易促進(jìn)分解;金屬離子也會(huì )促使PVC等樹(shù)脂的熱氧分解，并導致顏色變化。

????????綜上所述，生產(chǎn)塑料制品時(shí)，我們應避免使用與樹(shù)脂發(fā)生反應的著(zhù)色顏料是最可行且有效的辦法。

????????著(zhù)色劑與助劑間的反應

????????1、含硫顏料與助劑間的反應

????????含硫顏料，如鎘黃(CdS和CdSe的固溶體)，由于耐酸性較差，不宜用于PVC，也不應和含鉛的助劑一起使用。

????????2、含鉛化合物與含硫穩定劑反應

????????鉻黃顏料或鉬鉻紅中鉛成分與抗氧劑如硫代二硬脂酸酯DSTDP反應。

????????3、顏料與抗氧劑間的反應

????????加有抗氧劑的樹(shù)脂，如PP，除前述“3.2”之外，某些顏料與抗氧劑亦會(huì )發(fā)生反應，因而減弱了抗氧劑的功能，使樹(shù)脂的熱氧穩定性變劣。例如，酚類(lèi)抗氧劑易被炭黑吸收或與其反應而失去活性;白色或淺色塑料制品中酚類(lèi)抗氧劑與鈦離子形成酚狀芳烴絡(luò )合物使制品發(fā)生黃變現象，我們通過(guò)選擇合適抗氧劑或添加輔助添加劑，如抗酸鋅鹽(硬脂酸鋅)或P2型亞磷酸酯防止白色顏料(TiO2)色變。

????????4、顏料與光穩定劑間的反應

????????顏料和光穩定劑發(fā)生作用，除前面已述含硫顏料與含鎳光穩定劑發(fā)生反應外，一般都會(huì )降低光穩定劑的效用，尤其受阻胺光穩定劑和偶氮黃、紅顏料作用，其光穩定下降效果更為明顯，還不如未著(zhù)色穩定，此現象目前尚無(wú)確切的解釋。

????????助劑間的反應

????????許多助劑如使用不當，將有可能發(fā)生意想不到的反應而使制品發(fā)生色變。如阻燃劑Sb2O3與含硫抗反應生成Sb2S3：Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

????????因此，在考慮生產(chǎn)配方時(shí)，必須謹慎選擇助劑。

????????助劑自動(dòng)氧化導致的色變

????????酚類(lèi)穩定劑的自動(dòng)氧化，是促進(jìn)白色或淺色制品色變的重要因素，這種色變在國外常稱(chēng)為“Pinking”(泛紅)，它是由諸如BHT抗氧劑(2-6-二叔丁基-4-甲基苯酚)氧化產(chǎn)物偶合，并形如3,3′,5,5′一均二苯乙烯醌淡紅色反應產(chǎn)物,這種變色僅在有氧和水以及無(wú)光的情況下發(fā)生,曝置在紫外光下，淡紅的均二苯乙烯醌迅速分解成黃色的單環(huán)產(chǎn)物。

????????著(zhù)色顏料在光熱作用下互變異構引起色變

????????部分著(zhù)色顏料在光熱作用下，分子構型互變異構，如使用C.I.Pig.R2(BBC)顏料由偶氮型互變?yōu)轷?，改變了原共軛效變，引起共軛鍵的減少，導致顏色從深色的蘭光紅變成淺色的桔紅色;同時(shí)，在光的催化作用下，與水發(fā)生分解，使共結晶水發(fā)生變化而引起褪色。

????????大氣污染物引起的色變

????????塑料制品存放或使用時(shí)，一些反應性基團，不管是樹(shù)脂還是助劑，亦或著(zhù)色顏料，在光、熱作用下，將與大氣中的水分或化學(xué)污染物一酸、堿等發(fā)生作用，引起各種復雜的化學(xué)反應，久而久之，將導致褪色或變色，通過(guò)加入合適的熱氧穩定劑、光穩定劑，或選用優(yōu)質(zhì)耐候助劑與顏料可以避免或緩和這種情況的發(fā)生。

????????結論

????????(1)高溫成型時(shí)，基體樹(shù)脂氧化降解可能引起色變;

????????(2)著(zhù)色劑高溫下褪色會(huì )引起塑料制品變色;

????????(3)著(zhù)色劑與基體樹(shù)脂或助劑發(fā)生化學(xué)反應將導致色變;

????????(4)助劑間的反應及助劑自動(dòng)氧化將引起顏色變化;

????????(5)著(zhù)色顏料在光熱作用下互變異構會(huì )引起制品顏色變化;

????????(6)大氣污染物將可能引起塑料制品發(fā)生變化。