पैकेजिंग सामग्री ज्ञान - प्लास्टिक उत्पादों का रंग बदलने का क्या कारण है?

• उच्च तापमान पर ढलाई करते समय कच्चे माल का ऑक्सीडेटिव क्षरण मलिनकिरण का कारण बन सकता है;
• उच्च तापमान पर कलरेंट के मलिनकिरण से प्लास्टिक उत्पादों का मलिनकिरण हो जाएगा;
• कलरेंट और कच्चे माल या एडिटिव्स के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया से मलिनकिरण हो जाएगा;
• एडिटिव्स और एडिटिव्स के स्वचालित ऑक्सीकरण के बीच प्रतिक्रिया से रंग में बदलाव आएगा;
• प्रकाश और गर्मी की क्रिया के तहत रंगद्रव्य के टॉटोमेराइजेशन से उत्पादों के रंग में परिवर्तन होगा;
• वायु प्रदूषक प्लास्टिक उत्पादों में परिवर्तन का कारण बन सकते हैं।

1. प्लास्टिक मोल्डिंग के कारण

1) उच्च तापमान पर ढलाई करते समय कच्चे माल का ऑक्सीडेटिव क्षरण मलिनकिरण का कारण बन सकता है

जब प्लास्टिक मोल्डिंग प्रसंस्करण उपकरण की हीटिंग रिंग या हीटिंग प्लेट हमेशा नियंत्रण से बाहर होने के कारण हीटिंग स्थिति में होती है, तो स्थानीय तापमान बहुत अधिक होना आसान होता है, जिससे कच्चे माल का ऑक्सीकरण होता है और उच्च तापमान पर विघटित होता है। पीवीसी जैसे उन ताप-संवेदनशील प्लास्टिकों के लिए, जब यह घटना घटित होती है, जब यह गंभीर होती है, तो यह आसान होता है, यह जल जाएगा और पीला, या यहां तक ​​कि काला हो जाएगा, साथ ही बड़ी मात्रा में कम आणविक वाष्पशील पदार्थ भी बह जाएंगे।

इस गिरावट में ऐसी प्रतिक्रियाएं शामिल हैंडीपॉलीमराइजेशन, यादृच्छिक श्रृंखला विखंडन, पार्श्व समूहों और कम आणविक भार वाले पदार्थों को हटाना।

• डीपोलीमराइजेशन

दरार की प्रतिक्रिया टर्मिनल चेन लिंक पर होती है, जिससे चेन लिंक एक-एक करके गिर जाता है, और उत्पन्न मोनोमर तेजी से अस्थिर हो जाता है। इस समय, आणविक भार बहुत धीरे-धीरे बदलता है, ठीक चेन पोलीमराइजेशन की विपरीत प्रक्रिया की तरह। जैसे मिथाइल मेथैक्रिलेट का थर्मल डीपोलीमराइजेशन।

• यादृच्छिक श्रृंखला विखंडन (ह्रास)

इसे रैंडम ब्रेक या रैंडम टूटी चेन के रूप में भी जाना जाता है। यांत्रिक बल, उच्च-ऊर्जा विकिरण, अल्ट्रासोनिक तरंगों या रासायनिक अभिकर्मकों की कार्रवाई के तहत, कम आणविक-भार वाले बहुलक का उत्पादन करने के लिए बहुलक श्रृंखला एक निश्चित बिंदु के बिना टूट जाती है। यह पॉलिमर क्षरण के तरीकों में से एक है। जब पॉलिमर श्रृंखला बेतरतीब ढंग से नष्ट हो जाती है, तो आणविक भार तेजी से घटता है, और पॉलिमर का वजन कम होता है। उदाहरण के लिए, पॉलीथीन, पॉलीन और पॉलीस्टाइनिन का क्षरण तंत्र मुख्य रूप से यादृच्छिक क्षरण है।

जब पीई जैसे पॉलिमर को उच्च तापमान पर ढाला जाता है, तो मुख्य श्रृंखला की कोई भी स्थिति टूट सकती है, और आणविक भार तेजी से गिरता है, लेकिन मोनोमर उपज बहुत कम होती है। इस प्रकार की प्रतिक्रिया को यादृच्छिक श्रृंखला विखंडन कहा जाता है, जिसे कभी-कभी गिरावट, पॉलीथीन भी कहा जाता है। श्रृंखला विखंडन के बाद बनने वाले मुक्त कण बहुत सक्रिय होते हैं, अधिक माध्यमिक हाइड्रोजन से घिरे होते हैं, श्रृंखला स्थानांतरण प्रतिक्रियाओं की संभावना होती है, और लगभग कोई मोनोमर्स उत्पन्न नहीं होते हैं।

• प्रतिस्थापकों को हटाना

पीवीसी, पीवीएसी, आदि गर्म होने पर प्रतिस्थापन हटाने की प्रतिक्रिया से गुजर सकते हैं, इसलिए थर्मोग्रैविमेट्रिक वक्र पर अक्सर एक पठार दिखाई देता है। जब पॉलीविनाइल क्लोराइड, पॉलीविनाइल एसीटेट, पॉलीएक्रिलोनिट्राइल, पॉलीविनाइल फ्लोराइड आदि को गर्म किया जाता है, तो प्रतिस्थापन हटा दिए जाएंगे। उदाहरण के तौर पर पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी) को लेते हुए, पीवीसी को 180 ~ 200 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर संसाधित किया जाता है, लेकिन कम तापमान (जैसे 100 ~ 120 डिग्री सेल्सियस) पर, यह डीहाइड्रोजनेट (एचसीएल) करना शुरू कर देता है, और एचसीएल को बहुत खो देता है। लगभग 200°C पर शीघ्रता से। इसलिए, प्रसंस्करण (180-200 डिग्री सेल्सियस) के दौरान, पॉलिमर का रंग गहरा हो जाता है और ताकत कम हो जाती है।

मुक्त एचसीएल का डिहाइड्रोक्लोरिनेशन पर उत्प्रेरक प्रभाव पड़ता है, और धातु क्लोराइड, जैसे कि हाइड्रोजन क्लोराइड और प्रसंस्करण उपकरण की क्रिया से बनने वाला फेरिक क्लोराइड, उत्प्रेरक को बढ़ावा देता है।

इसकी स्थिरता में सुधार के लिए थर्मल प्रसंस्करण के दौरान कुछ प्रतिशत एसिड अवशोषक, जैसे बेरियम स्टीयरेट, ऑर्गेनोटिन, लेड यौगिक आदि को पीवीसी में जोड़ा जाना चाहिए।

जब संचार केबल को रंगने के लिए संचार केबल का उपयोग किया जाता है, यदि तांबे के तार पर पॉलीओलेफ़िन परत स्थिर नहीं है, तो पॉलिमर-कॉपर इंटरफ़ेस पर हरा कॉपर कार्बोक्सिलेट बनेगा। ये प्रतिक्रियाएं तांबे के बहुलक में प्रसार को बढ़ावा देती हैं, जिससे तांबे का उत्प्रेरक ऑक्सीकरण तेज हो जाता है।

इसलिए, पॉलीओलेफ़िन की ऑक्सीडेटिव गिरावट दर को कम करने के लिए, उपरोक्त प्रतिक्रिया को समाप्त करने और निष्क्रिय मुक्त कण ए·: ROO·+AH-→ROOH+A· बनाने के लिए अक्सर फेनोलिक या एरोमैटिक अमीन एंटीऑक्सिडेंट (एएच) जोड़े जाते हैं।

• ऑक्सीडेटिव गिरावट

हवा के संपर्क में आने वाले पॉलिमर उत्पाद ऑक्सीजन को अवशोषित करते हैं और हाइड्रोपरॉक्साइड बनाने के लिए ऑक्सीकरण से गुजरते हैं, सक्रिय केंद्रों को उत्पन्न करने के लिए आगे विघटित होते हैं, मुक्त कण बनाते हैं, और फिर मुक्त कण श्रृंखला प्रतिक्रियाओं (यानी, ऑटो-ऑक्सीकरण प्रक्रिया) से गुजरते हैं। प्रसंस्करण और उपयोग के दौरान पॉलिमर हवा में ऑक्सीजन के संपर्क में आते हैं, और गर्म होने पर ऑक्सीडेटिव गिरावट तेज हो जाती है।

पॉलीओलेफ़िन का थर्मल ऑक्सीकरण मुक्त कट्टरपंथी श्रृंखला प्रतिक्रिया तंत्र से संबंधित है, जिसमें ऑटोकैटलिटिक व्यवहार होता है और इसे तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है: शुरुआत, विकास और समाप्ति।

हाइड्रोपरॉक्साइड समूह के कारण होने वाले श्रृंखला विखंडन से आणविक भार में कमी आती है, और विखंडन के मुख्य उत्पाद अल्कोहल, एल्डिहाइड और कीटोन होते हैं, जो अंततः कार्बोक्जिलिक एसिड में ऑक्सीकृत हो जाते हैं। कार्बोक्जिलिक एसिड धातुओं के उत्प्रेरक ऑक्सीकरण में प्रमुख भूमिका निभाते हैं। पॉलिमर उत्पादों के भौतिक और यांत्रिक गुणों में गिरावट का मुख्य कारण ऑक्सीडेटिव गिरावट है। ऑक्सीडेटिव क्षरण पॉलिमर की आणविक संरचना के साथ भिन्न होता है। ऑक्सीजन की उपस्थिति पॉलिमर पर प्रकाश, गर्मी, विकिरण और यांत्रिक बल की क्षति को भी तेज कर सकती है, जिससे अधिक जटिल गिरावट प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं। ऑक्सीडेटिव क्षरण को धीमा करने के लिए पॉलिमर में एंटीऑक्सीडेंट मिलाए जाते हैं।

2) जब प्लास्टिक को संसाधित और ढाला जाता है, तो उच्च तापमान का सामना करने में असमर्थता के कारण रंग विघटित हो जाता है, फीका पड़ जाता है और रंग बदल जाता है।

प्लास्टिक को रंगने के लिए उपयोग किए जाने वाले रंगद्रव्य या रंगों की एक तापमान सीमा होती है। जब यह सीमा तापमान पहुँच जाता है, तो विभिन्न कम आणविक भार वाले यौगिकों का उत्पादन करने के लिए रंगद्रव्य या रंजक रासायनिक परिवर्तनों से गुजरेंगे, और उनके प्रतिक्रिया सूत्र अपेक्षाकृत जटिल होते हैं; अलग-अलग रंगद्रव्यों की अलग-अलग प्रतिक्रियाएँ होती हैं। और उत्पादों, विभिन्न पिगमेंट के तापमान प्रतिरोध का परीक्षण वजन घटाने जैसे विश्लेषणात्मक तरीकों से किया जा सकता है।

2. रंगीन पदार्थ कच्चे माल के साथ प्रतिक्रिया करते हैं

रंगों और कच्चे माल के बीच प्रतिक्रिया मुख्य रूप से कुछ रंगद्रव्य या रंगों और कच्चे माल के प्रसंस्करण में प्रकट होती है। इन रासायनिक प्रतिक्रियाओं से पॉलिमर के रंग में बदलाव और गिरावट आएगी, जिससे प्लास्टिक उत्पादों के गुणों में बदलाव आएगा।

• कमी प्रतिक्रिया

कुछ उच्च पॉलिमर, जैसे कि नायलॉन और अमीनोप्लास्ट, पिघली हुई अवस्था में मजबूत एसिड कम करने वाले एजेंट होते हैं, जो प्रसंस्करण तापमान पर स्थिर रंगद्रव्य या रंगों को कम और फीका कर सकते हैं।

• क्षारीय विनिमय

पीवीसी इमल्शन पॉलिमर या कुछ स्थिर पॉलीप्रोपाइलीन में क्षारीय पृथ्वी धातुएं रंग को नीले-लाल से नारंगी में बदलने के लिए रंगों में क्षारीय पृथ्वी धातुओं के साथ "बेस एक्सचेंज" कर सकती हैं।

पीवीसी इमल्शन पॉलिमर एक ऐसी विधि है जिसमें वीसी को इमल्सीफायर (जैसे सोडियम डोडेसिलसल्फोनेट C12H25SO3Na) जलीय घोल में हिलाकर पॉलिमराइज़ किया जाता है। प्रतिक्रिया में Na+ होता है; पीपी, 1010, डीएलटीडीपी, आदि की गर्मी और ऑक्सीजन प्रतिरोध को बेहतर बनाने के लिए अक्सर जोड़ा जाता है। ऑक्सीजन, एंटीऑक्सीडेंट 1010 3,5-डी-टर्ट-ब्यूटाइल-4-हाइड्रॉक्सीप्रोपियोनेट मिथाइल एस्टर और सोडियम पेंटाएरीथ्रिटोल द्वारा उत्प्रेरित एक ट्रांसएस्टरीफिकेशन प्रतिक्रिया है, और डीएलटीडीपी एक्रिलोनिट्राइल के साथ Na2S जलीय घोल पर प्रतिक्रिया करके तैयार किया जाता है। प्रोपियोनिट्राइल को थियोडिप्रोपियोनिक एसिड उत्पन्न करने के लिए हाइड्रोलाइज किया जाता है, और अंत में लॉरिल अल्कोहल के साथ एस्टरीफिकेशन द्वारा प्राप्त किया गया। प्रतिक्रिया में Na+ भी शामिल है।

प्लास्टिक उत्पादों की ढलाई और प्रसंस्करण के दौरान, कच्चे माल में अवशिष्ट Na+ धातु आयनों जैसे CIPigment Red48:2 (BBC या 2BP): XCa2++2Na+→XNa2+ +Ca2+ युक्त लेक पिगमेंट के साथ प्रतिक्रिया करेगा।

• पिगमेंट और हाइड्रोजन हैलाइड्स (HX) के बीच प्रतिक्रिया

जब तापमान 170°C तक बढ़ जाता है या प्रकाश की क्रिया के तहत, पीवीसी एक संयुग्मित दोहरा बंधन बनाने के लिए HCI को हटा देता है।

हैलोजन युक्त ज्वाला-मंदक पॉलीओलेफ़िन या रंगीन ज्वाला-मंदक प्लास्टिक उत्पाद भी उच्च तापमान पर ढाले जाने पर डीहाइड्रोहैलोजेनेटेड एचएक्स होते हैं।

1) अल्ट्रामरीन और एचएक्स प्रतिक्रिया

प्लास्टिक को रंगने या पीली रोशनी को खत्म करने में व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला अल्ट्रामैरिन नीला रंगद्रव्य एक सल्फर यौगिक है।

2) कॉपर गोल्ड पाउडर पिगमेंट पीवीसी कच्चे माल के ऑक्सीडेटिव अपघटन को तेज करता है

कॉपर पिगमेंट को उच्च तापमान पर Cu+ और Cu2+ में ऑक्सीकृत किया जा सकता है, जिससे पीवीसी के अपघटन में तेजी आएगी

3) पॉलिमर पर धातु आयनों का विनाश

कुछ रंगद्रव्य पॉलिमर पर विनाशकारी प्रभाव डालते हैं। उदाहरण के लिए, मैंगनीज लेक पिगमेंट CIPigmentRed48:4 पीपी प्लास्टिक उत्पादों की मोल्डिंग के लिए उपयुक्त नहीं है। इसका कारण यह है कि परिवर्तनीय मूल्य धातु मैंगनीज आयन पीपी के थर्मल ऑक्सीकरण या फोटोऑक्सीकरण में इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के माध्यम से हाइड्रोपरॉक्साइड को उत्प्रेरित करते हैं। पीपी के अपघटन से पीपी की उम्र बढ़ने में तेजी आती है; पॉलीकार्बोनेट में एस्टर बंधन गर्म होने पर हाइड्रोलाइज्ड और विघटित होना आसान होता है, और एक बार वर्णक में धातु आयन होते हैं, तो अपघटन को बढ़ावा देना आसान होता है; धातु आयन पीवीसी और अन्य कच्चे माल के थर्मो-ऑक्सीजन अपघटन को भी बढ़ावा देंगे, और रंग परिवर्तन का कारण बनेंगे।

संक्षेप में, प्लास्टिक उत्पादों का उत्पादन करते समय, कच्चे माल के साथ प्रतिक्रिया करने वाले रंगीन रंगद्रव्य के उपयोग से बचने का यह सबसे व्यवहार्य और प्रभावी तरीका है।

3. रंगों और योजकों के बीच प्रतिक्रिया

1) सल्फर युक्त पिगमेंट और एडिटिव्स के बीच प्रतिक्रिया

सल्फर युक्त रंगद्रव्य, जैसे कैडमियम पीला (सीडीएस और सीडीएसई का ठोस समाधान), खराब एसिड प्रतिरोध के कारण पीवीसी के लिए उपयुक्त नहीं हैं, और सीसा युक्त योजक के साथ इसका उपयोग नहीं किया जाना चाहिए।

2) सल्फर युक्त स्टेबलाइजर्स के साथ सीसा युक्त यौगिकों की प्रतिक्रिया

क्रोम पीले रंगद्रव्य या मोलिब्डेनम लाल में सीसा सामग्री थायोडिस्टियरेट डीएसटीडीपी जैसे एंटीऑक्सिडेंट के साथ प्रतिक्रिया करती है।

3) पिगमेंट और एंटीऑक्सीडेंट के बीच प्रतिक्रिया

पीपी जैसे एंटीऑक्सिडेंट वाले कच्चे माल के लिए, कुछ रंगद्रव्य एंटीऑक्सिडेंट के साथ भी प्रतिक्रिया करेंगे, जिससे एंटीऑक्सिडेंट के कार्य कमजोर हो जाएंगे और कच्चे माल की थर्मल ऑक्सीजन स्थिरता खराब हो जाएगी। उदाहरण के लिए, फेनोलिक एंटीऑक्सिडेंट कार्बन ब्लैक द्वारा आसानी से अवशोषित हो जाते हैं या उनके साथ प्रतिक्रिया करके अपनी गतिविधि खो देते हैं; सफेद या हल्के रंग के प्लास्टिक उत्पादों में फेनोलिक एंटीऑक्सिडेंट और टाइटेनियम आयन फेनोलिक सुगंधित हाइड्रोकार्बन कॉम्प्लेक्स बनाते हैं जिससे उत्पादों का पीलापन होता है। सफेद रंगद्रव्य (TiO2) के मलिनकिरण को रोकने के लिए एक उपयुक्त एंटीऑक्सीडेंट चुनें या सहायक योजक, जैसे एंटी-एसिड जिंक नमक (जिंक स्टीयरेट) या पी 2 प्रकार फॉस्फाइट जोड़ें।

4) रंगद्रव्य और प्रकाश स्टेबलाइज़र के बीच प्रतिक्रिया

जैसा कि ऊपर वर्णित है, सल्फर युक्त पिगमेंट और निकल युक्त प्रकाश स्टेबलाइजर्स की प्रतिक्रिया को छोड़कर, पिगमेंट और प्रकाश स्टेबलाइजर्स का प्रभाव आम तौर पर प्रकाश स्टेबलाइजर्स की प्रभावशीलता को कम कर देता है, विशेष रूप से बाधाग्रस्त अमाइन प्रकाश स्टेबलाइजर्स और एज़ो पीले और लाल पिगमेंट का प्रभाव। स्थिर गिरावट का प्रभाव अधिक स्पष्ट है, और यह बिना रंग के उतना स्थिर नहीं है। इस घटना की कोई निश्चित व्याख्या नहीं है।

4. योजकों के बीच प्रतिक्रिया

यदि कई एडिटिव्स का अनुचित तरीके से उपयोग किया जाता है, तो अप्रत्याशित प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं और उत्पाद का रंग बदल जाएगा। उदाहरण के लिए, ज्वाला मंदक Sb2O3 सल्फर युक्त एंटी-ऑक्सीडेंट के साथ प्रतिक्रिया करके Sb2S3 उत्पन्न करता है: Sb2O3+–S–→Sb2S3+–O–

इसलिए, उत्पादन फॉर्मूलेशन पर विचार करते समय एडिटिव्स के चयन में सावधानी बरतनी चाहिए।

5. सहायक ऑटो-ऑक्सीकरण कारण

सफेद या हल्के रंग के उत्पादों के मलिनकिरण को बढ़ावा देने के लिए फेनोलिक स्टेबलाइजर्स का स्वचालित ऑक्सीकरण एक महत्वपूर्ण कारक है। विदेशों में इस मलिनकिरण को अक्सर "पिंकिंग" कहा जाता है।

यह बीएचटी एंटीऑक्सिडेंट (2-6-डी-टर्ट-ब्यूटाइल-4-मिथाइलफेनॉल) जैसे ऑक्सीकरण उत्पादों से जुड़ा होता है, और इसका आकार 3,3',5,5'-स्टिलबिन क्विनोन हल्के लाल प्रतिक्रिया उत्पाद जैसा होता है, यह मलिनकिरण होता है केवल ऑक्सीजन और पानी की उपस्थिति में और प्रकाश की अनुपस्थिति में। पराबैंगनी प्रकाश के संपर्क में आने पर, हल्का लाल स्टिलबिन क्विनोन तेजी से पीले एकल-रिंग उत्पाद में विघटित हो जाता है।

6. प्रकाश और गर्मी की क्रिया के तहत रंगीन रंगद्रव्य का टॉटोमेराइजेशन

कुछ रंगीन रंगद्रव्य प्रकाश और गर्मी की क्रिया के तहत आणविक विन्यास के टॉटोमेराइजेशन से गुजरते हैं, जैसे एज़ो प्रकार से क्विनोन प्रकार में बदलने के लिए CIPig.R2 (बीबीसी) रंगद्रव्य का उपयोग, जो मूल संयुग्मन प्रभाव को बदलता है और संयुग्मित बंधों के निर्माण का कारण बनता है . घट जाती है, जिसके परिणामस्वरूप रंग गहरे नीले-चमकदार लाल से हल्के नारंगी-लाल में बदल जाता है।

साथ ही, प्रकाश के उत्प्रेरण के तहत, यह पानी के साथ विघटित हो जाता है, जिससे सह-क्रिस्टल पानी बदल जाता है और लुप्त होती है।

7. वायु प्रदूषकों के कारण

जब प्लास्टिक उत्पादों को संग्रहीत या उपयोग किया जाता है, तो कुछ प्रतिक्रियाशील सामग्री, चाहे कच्चे माल, योजक, या रंगीन रंगद्रव्य, प्रकाश और गर्मी की कार्रवाई के तहत वातावरण में नमी या एसिड और क्षार जैसे रासायनिक प्रदूषकों के साथ प्रतिक्रिया करेंगे। विभिन्न जटिल रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिससे समय के साथ रंग फीका पड़ने लगता है।

उपयुक्त थर्मल ऑक्सीजन स्टेबलाइजर्स, लाइट स्टेबलाइजर्स जोड़कर या उच्च गुणवत्ता वाले मौसम प्रतिरोधी एडिटिव्स और पिगमेंट का चयन करके इस स्थिति से बचा या कम किया जा सकता है।