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塑料着色制品颜色变化机理是什么?

塑料着色制品颜色变化机理是什么?

已浏览 87803/26/2017
利用干粉或色母粒等方法着色塑料制品时,可能出现颜色变化现象,从而影响产品质量。


变色可能由下述方面原因引起:


(1)高温成型时,基体树脂的氧化降解引起;

  

(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;

  

(3)由于着色颜料或助剂等不耐高温所引起,等等。我们通过剖析这些因素引起色变之机理,为诸多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。

  

塑料成型加工所引起的颜色变化


1.高温成型时,基体树脂氧化降解变色

  

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

2. 塑料成型加工时,着色剂因不耐高温而发生分解褪色变色

  

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:

  举 例

好 ← 耐热性→ 差

举 例


黑色

深色

浅色

橙、粉红色

永固紫???

单一色

拼色

黄、红拼成的紫色

镉红、镉黄、钛黄、钴蓝、钴绿

无机颜料

有机颜料、染料

色淀红、偶氮黄、透明红

喹吖啶酮红

大分子颜料

小分子颜料

色淀颜料偶氮2B红

  注塑、吹塑

短时间受热

长时间受热

板材挤出

  吹膜

  低温

高温

涂覆

   

着色剂与树脂反应所引起的颜色变化


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。

  

着色剂与助剂间的反应


1、含硫颜料与助剂间的反应


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。

  

2、含铅化合物与含硫稳定剂反应

铬黄颜料或钼铬红中铅成分与抗氧剂如硫代二硬脂酸酯DSTDP反应。

  

3、颜料与抗氧剂间的反应

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。

  

4、颜料与光稳定剂间的反应

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。

 

助剂间的反应


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Sb2O3与含硫抗反应生成Sb2S3:Sb2O3+–S–→ Sb2S3+–O–


因此,在考虑生产配方时,必须谨慎选择助剂。

  

助剂自动氧化导致的色变


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黄色的单环产物。

  

着色颜料在光热作用下互变异构引起色变


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;同时,在光的催化作用下,与水发生分解,使共结晶水发生变化而引起褪色。

  

大气污染物引起的色变


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,通过加入合适的热氧稳定剂、光稳定剂,或选用优质耐候助剂与颜料可以避免或缓和这种情况的发生。

  

结论


  (1) 高温成型时,基体树脂氧化降解可能引起色变;

  (2) 着色剂高温下褪色会引起塑料制品变色;

  (3) 着色剂与基体树脂或助剂发生化学反应将导致色变;

  (4) 助剂间的反应及助剂自动氧化将引起颜色变化;

  (5) 着色颜料在光热作用下互变异构会引起制品颜色变化;

  (6) 大气污染物将可能引起塑料制品发生变化。

盟威化工专注于彩色工程改性塑料,色母料,色粉等产品的研发,生产,销售

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