注塑設備的進一步發展和制品質量要求的不斷提高,都對注射成型工藝提出了更高的要求。正确選擇注射設備,并合理地設定成型工藝、優化工藝條件,是提高制品質量的關鍵。
注塑機規格選擇
在選擇注塑機規格時,首先要考慮到生産模具的狀況,因為同一台注塑機往往要滿足大小不同的多副模具生産,應根據制件重量、模具尺寸等來确定注塑機規格,即注塑機最大鎖模力和最大注射量,然後根據注塑機廠商所提供的規格型号選擇合适的機型。
要考慮是否需要一些特殊配置,如生産PA、PC等材料時需選用專用螺杆,成型帶有進抽芯或脫螺紋的模具時需配備相應的裝置;再次,要根據模具結構、産品質量等方面的因素來确定是否需要選用一些具有特殊功能的注塑機,如成型薄壁長流動制品(一般指L/D300)時,需選用高注射速度注塑機,精密電子配件需選用精密全閉環控制注塑機等。
鎖模力設定
理論上,鎖模力可按下式進行計算:
Fcm>=K×P平均×A制品×10
公式中:Fcm–鎖模力,(KN)K–安全系數,一般取1-1.2 P平均–模腔平均壓力(MPa)A制品–制品在模具分型面上的最大投影面積(c㎡)
在實際生産中,鎖模力的調整還應考慮模具在生産中受熱膨脹所産生的影響,一般應留有0.1-0.2mm的餘量;鎖模力的設定原則是在保證産品質量的前提下以低鎖模力為宜。
注塑工藝參數設定
料筒溫度、模具溫度
根據不同塑料材料的性能來設定螺杆料筒溫度,料筒設定溫度一般高于塑料熔點10℃-30℃。必須注意,不同廠商所提供的材料因合成方法或添加助劑類型的不同,它們的熔點和在料筒中允許停留時間也會有差異。
模具溫度在設定時一般使用循環水冷卻,但在生産精密尺寸或表面質量要求較高的制品時,應根據工藝要求使用能夠進行準确控制的模溫機。
注射保壓時間、冷卻時間
注射時間、保壓時間和冷卻時間須根據産品厚度、模具溫度、材料性能等進行設定。注射時間設定一般以略大于螺杆完成注射行程移動的時間即可,過長的注射時間不但會産生機械磨損、能耗增加等負面影響,同時也會延長成型周期。保壓時間設定根據産品厚度來設定,薄壁産品在成型時可不用保壓時間;
在設定保壓時間時,隻要産品表面無明顯凹陷即可,也可用稱重法來确定,逐步延長保壓時間直至産品質量不再變化的時間即可定為最佳保壓時間。冷卻時間同樣需根據産品厚度、模具溫度、材料性能來确定,一般無定型聚合物所需冷卻時間要比結晶型聚合物時間長。
注射壓力、速度
注射壓力設定要遵循宜低不宜高的原則,隻要能提供足夠動力達到所要求的注射速度、使熔體能夠順利充滿型腔即可,過高的壓力容易使制品内産生内應力;但在成型尺寸精度較高的制品時,為防止産品收縮過度,可以采用高壓力注射以減少制品脫模後的收縮。
注射速度會影響産品的外觀質量,其設定應根據模具的幾何結構、排氣狀況等進行設定,一般在保證良好的外觀前提下,盡量提高注射速度,以減少充填時間。
在注射成型中,熔體在模具内流動時,模壁會形成固化層,因而降低了可流動通道的厚度,一般根據模具結構和注射速度不同,模壁會有0.2mm左右的固化層。因此成型中通常采用較快的注射速度。
注射行程、多級注射參數
在成型中,首先須确定注射行程,理論上,注射行程可按下式計算:
S1=4(CVp Va)/ρDs2
公式中:注射行程Vp–産品體積ρ–樹脂密度C–型腔數目Va–澆口體積Ds–螺杆直徑
在實際生産中,若已知“産品 澆口”的總重量,則可用下式來計算注射行程S1=(M/Mmax)·Smax (5~10)mm
公式中S1:注射行程,mm M–“産品 澆口”總重量,g Mmax–注塑機最大注射量,g/Smax–注塑機最大注射行程
由于澆道系統及模具各部位幾何形狀不同,為滿足産品質量要求,在不同部位對充模熔體的流動狀态(主要指流動時壓力、速度)有不同要求。在一個注射過程中,螺杆向模具推進熔體時,要求實現在不同的位置上有不同的壓力和速度,稱之為多級注射成型。
一般塑件在成型時至少設定三段或四段以上注射才是比較科學的,即主流道處為第一段,分流道至澆口處為第二段,産品充滿型腔約90%為第三段,剩餘部分為第四段,可用計算重量法來确定各段的切換位置點;
實際生産中,應根據産品質量要求、流道結構、模具排氣狀況等對多級注射工藝參數進行科學分析,合理設定。通常可采用調試觀察法進行設定,将注射時所需找切換位置點的壓力/速度設定為0,觀察熔體的走向位置及産品缺陷狀況,逐步進行調整,直至找出合理的位置點。但在調試觀察的過程中必須注意欠注産品的脫模狀況,以免在模具某些凹陷部位因欠注而發生粘模。
其它工藝參數
在注射成型中,除了成型溫度、壓力、速度、時間、多級注射切換位置等幾個主要參數的設定以外,還有許多其它的工藝參數,如背壓、螺杆轉速、螺杆倒索防流延以及其它各動作參數設定等,也不能忽視其設定。
工藝參數設定實例
以生産尼龍束線帶産品為例,産品質量要求:
産品達到規定拉力标準;表面無銀絲、氣泡、縮痕等各類不良現象;成型後産品束緊性良好,無松脫現象。使用材料為PA66,模具結構為熱流道式,澆口型式為點澆口。
首先根據産品特點以及模具結構來确定工藝參數設定原則:
因産品流動長度較長,L/t(流程與壁厚比)為511,應選擇高速注射成型;
澆口型式為點澆口,須使用較高壓力以克服流動時的阻力;
為保證産品能順利充模,熔料必須有良好的流動性,成型溫度應适當偏高;
高壓高速注射至未端時容易産生飛邊,成型機必須有低慣性壓力、速度切換;
因産品壁厚較小,可不使用保壓;制定各主要成型工藝參數
拟定注射工藝參數必須了解設備性能、模具結構、成型材料及産品質量要求等方面的信息,科學合理地設定各成型參數。
首先要根據産品成型狀況逐步進行工藝參數的調整,正确的調整順序為壓力→速度→溫度。每次更改參數時,輸入的參數已為電腦所确認後再進行下一個參數更改,應避免同時更改兩個以上參數;
其次在産品進入穩定生産中,須盡量保持各參數的穩定,應作詳細記錄,若變更幅度過大時,應及時查找原因。另外,每次模具上線時成型工藝須盡量固定,便于成品質量控制。
短射
短射的指是由于模具未被完全充滿而導緻的射出的産品不完整的情況。
這種缺陷通常出現在距離澆口最遠的點上,或者出現在需要通過模具上的狹窄部位才能到達的部分,因為狹窄部分有可能阻礙熔體的流動。
短射有可能造成很微小的斑痕,也有可能明顯地造成産品較大部分的缺失。
原因:
可能造成短射的原因有:
射入模具的原料不足
熔流阻力過大,緻使其無法流到模具各處
模具排氣不良形成氣穴,氣穴阻擋熔體,使其無法流到模具的一些部位。
飛邊
飛邊是從模穴中擠出的多餘原料粘附在産品上形成的。
此缺陷會出現在産品邊緣上,或模具的各個組成部分之間。原料可能沿分型線從模具中溢出,還可能從動靜模的接合處溢出。
飛邊還有可能出現在型芯處,這可能是由于液壓或帶角的銷子造成的。
飛邊問題的嚴重程度不同,有時較薄,嚴重時也可能比較厚。
原因:
可能造成飛邊的原因有:
模具鎖模面損壞或磨損嚴重
動靜模相鎖時錯位
模具内原料的壓力大于鎖模力
上面提到的第三種情況也會由很多不同的原因造成。在下列情況中,原料壓力可能大于鎖模力:
在注塑的初始階段(充模階段)注入了過多的原料,增加了模具内的壓力
在充模過程中熔流的阻力過大也會增加模具内的壓力
在保壓階段模腔壓力過高
鎖模力不夠
降解
由降解造成的結果由很多種,問題的程度和嚴重性各不相同。最嚴重時可能造成産品完全脫色,并且造成其機械性能不良。而局部的降解僅僅會造成暗條紋或斑點。
原因:
降解是由于原料受破壞引起的。形成塑料的長鍊分子在過度受熱或過大剪切應力的作用下會發生分解。分子分解過程種産生的揮發性氣體能夠加速降解的過程,這就會造成原料脫色。大量的分子分解會最終破壞原料的成分,對其機械性能造成不良的影響。
局部降解可能是由烘料筒溫度不均造成的。
在以下情況下會發生降解:
原料在烘料筒或熱流道系統中過度加熱
原料在烘料筒中停留的時間過長
在注塑過程中施加在原料上的剪切應力過大。如果噴嘴阻塞、澆口及流道過窄或發生類似情形,那麼還将加劇應力過大的情況。
變形
正常情況下,産品的形狀應和模具的形狀相符。變形缺陷指的是産品發生畸形。
情況嚴重時,産品從模具中頂出時會完全變形;情況不嚴重時,産品形狀會出現細小的不規則情況。
産品上較長而無支撐的邊緣和面積較大的平面是最容易發生變形的區域。
原因:
造成變形的原因有:
産品脫模時溫度過高
由于産品較厚和較薄的區域的冷卻時間不同,或由于動靜模模溫不同導緻産品内部産生收縮差異
因充模時模流不暢(即所謂的“凍結取向”)或保壓階段模穴壓力過高引起的模内壓力
雜質
雜質的表現形式是在産品上出現顔色不同的斑點、斑塊或斑紋。最常見的情況是出現黑色斑點。
雜質可能隻是極小的斑點,嚴重時也會表現為明顯的條紋或大塊的褪色。
原因:
雜質産生的原因是有雜物混入了原料,例如:
原料在進料漏鬥中混入了雜物
降解原料可能從機器的螺栓、烘料筒内壁、接頭/噴嘴總成或任何切斷機構中掉落出來,混入原料中
分層
分層缺陷會在産品表面形成“皮膚效果”,即産品的表面與其它部分原料的質地和性質都不同,形成一層可以剝落下來的表皮。
分層缺陷嚴重時,整個橫截面都是由多個分層組成的,未熔合在一起。缺陷較輕時,産品的外觀可能符合要求,但缺陷會破壞産品的機械性能。
原因:
分層缺陷的産生主要有兩個原因:第一,當兩種不同的原料錯誤地混合在一起時會導緻分層。兩種原料在壓力的作用下可能同時進入烘料筒,但在模具中冷卻時無法正常熔合在一起,隻是作為不同的分層被強行壓在一起形成産品。
第二,如果迫使冷熔體高速通過狹窄的澆口,就會産生剪切應力。過高的剪切應力會造成提前熔化的熔體層無法完全熔合。
混料的風險:
請注意,一些原料混在一起處理時會發生強烈的化學反應。例如,PVC和Avetal絕對不可以混合處理。
銀絲
銀絲通常在産品表面表現為銀色或灰色的條紋。
銀絲可能隻表現為局部的條紋,情況嚴重時整個表面都會被條紋覆蓋。
銀絲會影響産品外觀,同時也會破壞産品的機械性能。
原因:
造成銀絲的主要原因有以下兩點:
原料潮濕。有些吸濕的原料會吸收空氣中的水氣。如果原料過潮,在烘料筒高溫和高壓的作用下,就會形成加壓蒸汽。這些蒸汽沖破産品表面就形成了銀色的條紋。
熔體收到熱損傷,産生局部的降解。由此産生的揮發性氣體在模具表面受阻,就在産品表面形成條紋。
這種情況沒有前面提到的降解那麼嚴重。隻要熔體溫度過高,或在塑化或注入模具的過程中受到剪切應力,就會導緻這種情況的發生。
光澤/陰影
産品表面的光潔度應和模具的光潔度一樣。當兩者的光潔度不同時,就發生了光澤/陰影缺陷。
缺陷産生時本應光滑的表面會呈現暗淡,本應粗糙的表面呈現光澤。
原因:
發生光澤/陰影缺陷的原因有:
熔體流動不暢或模具表面溫度較低,使材料成型時無法複制模具表面的光潔度。
在保壓階段産生的模腔壓力不足,緻使冷卻過程中材料無法緊貼模具表面而留下縮痕。
流痕
流痕會出現在産品表面,有多種表現形式,一般會形成一個陰影區域。
流痕在産品表面上不出現凹凸,用手指劃過時感覺不出來。這種缺陷還被成為拖痕、重影和陰影。
流痕嚴重時會形成凹槽,在産品表面留下像記号一樣的缺陷痕迹。
原因:
在下列情況下會出現流痕:
熔體流動性不佳或模具表面溫度較低,使得充模過程中塑料流動阻力過大。
充模過程中熔體流動受阻。這可能是由于模具表面不平,模具表面印有标志或圖案,或充模過程中熔體流向發生變化造成的。
接合線
接合線是兩個熔體前沿在充模過程中相遇時産生的。它會像一條線一樣出現在産品表面。
接合線可能在産品表面形成像“裂縫”一樣的線,也可能隻是不易被發現的細紋。
設計模具時,有些肉眼能夠看到的接合線是無法避免的。在這種情況下,需要把線盡量縮短,以免破壞産品強度或影響産品外觀。
原因:
形成熔體前沿的原因有很多。熔體沿一個核心的邊緣流動時最容易形成熔體前沿。當兩個熔體前沿相遇時就形成了接合線。兩個熔體前沿的溫度都必須足夠高,以便它們能夠順利地熔合在一起,不對産品的強度和外觀造成影響。
兩個熔體前沿不能充分熔合時就會造成接合線缺陷。
發生缺陷的情況有:
在模具較厚和較薄的部分,熔體的流速不同。熔體流過模具較薄的部分時溫度會降低
每個流道的長短不同,較長的流道比較容易冷卻
保壓階段模腔壓力不足以讓熔體前沿完全熔合
殘存的氣泡使得熔體前沿無法熔合,這也會進而導緻燒焦缺陷。
燒焦
燒焦的表現與短射類似,但帶有不規則的退色邊緣及微微的焦味。情況嚴重時會在産品上出現炭黑色的區域,并伴有塑料燃燒的氣味。
如不排除缺陷,模具上則通常會出現黑色的沉積。如果不及時檢查因燒焦産生的氣體或油性物質,它們還可能阻塞氣孔。燒焦通常會出現在通道的盡頭處。
原因:
燒焦是由内燃效應造成的。當空氣在短時間内加壓時,溫度就會升高,造成燃燒。統計數據顯示,注塑過程中的内燃效應可能産生600°C以上的高溫。
在下列情況中可能出現燒焦缺陷:
充模速度過快緻使空氣無法從模腔排除。空氣被流入的塑料阻擋形成氣泡,受壓後産生内燃效應
氣孔堵塞或通風不暢。模具中的空氣應從氣孔排出。如果由于氣孔的位置、數量、尺寸或功能不佳造成通風不暢,空氣就會殘留在模具内,導緻燒焦。鎖模力過大也會導緻通風不暢。
縮印
縮印指的是産品表面淺淺的凹陷。
缺陷較輕時表現為産品表面的不平整;較嚴重時表現為整個産品的大面積塌陷。帶有拱、柄和突起的産品經常會發生縮印缺陷。
原因:
縮印是原料在冷卻過程中發生大面積收縮造成的。
在産品較厚的部分(如拱),原料的核心溫度較低,所以會晚于表面發生收縮,這樣就會在原料内部産生一個收縮力,将外邊面拉進向内凹陷,形成縮印。
在以下情況中會出現縮印:
冷卻過程中模腔壓力低于原料收縮産生的力
冷卻過程中模腔加壓時間不夠,導緻原料從澆口回流出模腔
在成型和保壓階段原料沒有足夠的緩沖量,這可能是由于在擠入足夠的附加原料之前,螺杆已完全退出。
流道和澆口截面遠小于産品的壁厚。這意味着産品被完全擠出之前澆口可能已經凍結了。
氣泡
真空泡以氣泡的形式出現,在透明的産品上很容易看到,在不透明産品的截面上也能看到。
原因:
氣泡是産品上的真空部分,是在冷卻過程中當原料收縮時産生的。
和縮印一樣,原料内部産生了收縮力,不同的是氣泡産生時,産品外部表面已凝固,未發生塌陷,這樣就在産品上産生了中空的氣泡。
導緻氣泡産生的原因和縮印相同,包括:
模腔壓力不足
模腔加壓時間不足
流道和澆口尺寸過小
噴痕
噴痕指的是澆口對面出現的螺紋狀區域。噴痕不但影響産品外觀,還影響産品強度。
原因:
噴痕是由于充模過程中熔體流動失控引起的。
熔化的塑料是在巨大的壓力下進入模具的。如果充模速度過快,塑料會從模腔的開放空隙中噴出,并迅速彈回、冷卻,形成螺紋,阻礙後面的熔化塑料進入澆口。
産生噴痕的主要原因是澆口位置不佳或澆口設計不好,但以下兩種情況會使缺陷加巨:
充模速度過快
充模時熔體流動不暢
利用幹粉或色母粒等方法着色塑料制品時,可能出現顔色變化現象,從而影響産品質量。
變色可能由下述方面原因引起:
(1)高溫成型時,基體樹脂的氧化降解引起;
(2)由于塑料制品的某些組分,如基體與助劑,或基體與着色顔料,亦或助劑與顔料間發生化學反應所緻;
(3)由于着色顔料或助劑等不耐高溫所引起,等等。我們通過剖析這些因素引起色變之機理,為諸多塑料制品廠家提供參考,以便正确選擇原材料,從而生産出合格的塑料制品。
塑料成型加工所引起的顔色變化
1.高溫成型時,基體樹脂氧化降解變色
當塑料成型加工設備之加熱圈或加熱闆因失控而一直處于加熱狀态時,容易導緻局部溫度過高,使得樹脂在高溫下發生氧化分解,對于那些熱敏性塑料,如PVC等,在成型加工時更易出現這種現象,嚴重時,将燒焦變黃,甚至變黑,并伴随大量低分子揮發物逸出。
這種降解包括解聚、無規斷鍊、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,,然後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行。
(2)無規斷鍊(降解)
對于諸如PE等聚合物在高溫成型時,其主鍊任何位置都可能斷裂,分子量迅速下降,但單體收率很少,這類反應稱作無規斷鍊,有時也稱作降解,聚乙烯斷鍊後形成的自由基活性很高,四周又有較多的二級氫,易發生鍊轉移反應,幾乎無單體産生。
(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,取代基将脫除。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,總反應簡示如下:﹏CH2CHCIH2CHCl~~→~~CH=CHCH=CH~~ 2HCl
遊離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,促進催化。3HCl Fe→FeCl3 3HCl
PVC在熱加工時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。
利用通迅電纜着色市話通迅電纜線時,銅導線上聚烯烴層如穩定得不好,聚合物—銅的界面上就會形成綠色的羧酸銅。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,常加入酚類或芳胺類抗氧劑(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都要接觸空氣中的氧氣,在受熱時,加速氧化降解。
聚烯烴的熱氧化屬于自由基連鎖反應機理,有自動催化行為,可分為引發、增長、終止三步反應。
氫過氧化基團引起的鍊的斷裂導緻分子量降低,其均裂的主産物為醇、醛、酮,最後氧化成羧酸。羧酸對金屬催化氧化起着主要作用。
2. 塑料成型加工時,着色劑因不耐高溫而發生分解褪色變色
用于塑料着色的顔料或染料均存在耐溫極限,達到這一極限溫度,顔料或染料将發生化學變化,生成各種較低分子量化合物,其反應式均較複雜;不同的顔料存在不同的反應及産物,通過失重等分析方法可以檢測不同顔料的耐溫性,一般地:
粉紅色
永固紫
單一色
拼色
黃、紅拼成的紫色
镉紅、镉黃、钛黃、钴藍、钴綠
無機顔料
有機顔料、染料
色澱紅、偶氮黃、透明紅
喹吖啶酮紅
大分子顔料
小分子顔料
色澱顔料偶氮2B紅
注塑、吹塑
短時間受熱
長時間受熱
闆材擠出
吹膜
低溫
高溫
塗覆
着色劑與樹脂反應所引起的顔色變化
着色劑與樹脂的反應主要表現在某些顔料或染料與樹脂在加工成型時發生的,這些化學反應将導緻色相的變化,并使聚合物發生降解,從而使制品性能發生變化。
1.還原反應
某些高聚物,如尼龍和氨基塑料在熔融狀态下,是很強的酸性還原劑,它們能使在加工溫度下很穩定的顔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,能與着色劑中的堿土金屬發生“堿交換作用”,從而使顔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羟基丙酸甲酯與季戊四醇酸鈉催化下進行酯交換反應,而DLTDP是由Na2S水溶液與丙烯腈反應制備硫代二丙腈,經水解生成硫代二丙酸,最後用月桂醇酯化而得,反應中亦均含有Na 。
在塑料制品成型加工時,樹脂中殘餘的Na 将與含有金屬離子的色澱顔料如C.I.Pigment·Red 48:2(BBC或2BP)發生反應:XCa2 2Na →XNa2 Ca2
3.顔料與鹵化氫(HX)間的反應
PVC在溫度升至170℃或受光作用下脫去HCI而形成共轭雙鍵。
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
廣泛用于塑料着色或消去黃光的群青顔料,是一種含硫複合物。
(2)銅金粉顔料加速PVC樹脂的氧化分解
銅顔料高溫時可被氧化生成Cu 、Cu2 , 将加速PVC分解
(3)金屬離子對聚合物的破壞作用
某些顔料對聚合物有破壞作用,如錳色澱顔料C.I.Pigment Red48:4不适合PP塑料制品成型,原因在于變價金屬錳離子在PP的熱氧化或光氧化中,通過電子的轉移催化氫過氧化物的分解導緻PP的加速老化;聚碳酸酯中的酯鍵,加熱時易水解和遇堿分解,一旦顔料中存在金屬離子更容易促進分解;金屬離子也會促使PVC等樹脂的熱氧分解,并導緻顔色變化。
縱上所述,生産塑料制品時,我們應避免使用與樹脂發生反應的着色顔料是最可行且有效的辦法。
着色劑與助劑間的反應
1、含硫顔料與助劑間的反應
含硫顔料,如镉黃(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
鉻黃顔料或钼鉻紅中鉛成分與抗氧劑如硫代二硬脂酸酯DSTDP反應。
3、顔料與抗氧劑間的反應
加有抗氧劑的樹脂,如PP,除前述“3.2”之外,某些顔料與抗氧劑亦會發生反應,因而減弱了抗氧劑的功能,使樹脂的熱氧穩定性變劣。例如,酚類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抗氧劑與钛離子形成酚狀芳烴絡合物使制品發生黃變現象,我們通過選擇合适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顔料(TiO2)色變。
4、顔料與光穩定劑間的反應
顔料和光穩定劑發生作用,除前面已述含硫顔料與含鎳光穩定劑發生反應外,一般都會降低光穩定劑的效用,尤其受阻胺光穩定劑和偶氮黃、紅顔料作用,其光穩定下降效果更為明顯,還不如未着色穩定,此現象目前尚無确切的解釋。
助劑間的反應
許多助劑如使用不當,将有可能發生意想不到的反應而使制品發生色變。如阻燃劑Sb2O3與含硫抗反應生成Sb2S3:Sb2O3 –S–→ Sb2S3 –O–
因此,在考慮生産配方時,必須謹慎選擇助劑。
助劑自動氧化導緻的色變
酚類穩定劑的自動氧化,是促進白色或淺色制品色變的重要因素,這種色變在國外常稱為“Pinking”(泛紅),它是由諸如BHT抗氧劑(2-6-二叔丁基-4-甲基苯酚)氧化産物偶合,并形如3,3′,5,5′一均二苯乙烯醌淡紅色反應産物,這種變色僅在有氧和水以及無光的情況下發生,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産物。
着色顔料在光熱作用下互變異構引起色變
部分着色顔料在光熱作用下,分子構型互變異構,如使用C.I.Pig.R2(BBC)顔料由偶氮型互變為醌型,改變了原共轭效變,引起共轭鍵的減少,導緻顔色從深色的蘭光紅變成淺色的桔紅色;同時,在光的催化作用下,與水發生分解,使共結晶水發生變化而引起褪色。
大氣污染物引起的色變
塑料制品存放或使用時,一些反應性基團,不管是樹脂還是助劑,亦或着色顔料,在光、熱作用下,将與大氣中的水分或化學污染物一酸、堿等發生作用,引起各種複雜的化學反應,久而久之,将導緻褪色或變色,通過加入合适的熱氧穩定劑、光穩定劑,或選用優質耐候助劑與顔料可以避免或緩和這種情況的發生。
結論
(1) 高溫成型時,基體樹脂氧化降解可能引起色變;
(2) 着色劑高溫下褪色會引起塑料制品變色;
(3) 着色劑與基體樹脂或助劑發生化學反應将導緻色變;
(4) 助劑間的反應及助劑自動氧化将引起顔色變化;
(5) 着色顔料在光熱作用下互變異構會引起制品顔色變化;
(6) 大氣污染物将可能引起塑料制品發生變化。
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