塑料色粉、色母對(duì)抗氧劑和光穩(wěn)定劑效能影響
豐富而靚麗的色彩是塑料產(chǎn)品個(gè)性化的重要特徵之一。塑料著色劑若與抗氧劑、光穩(wěn)定劑配合不當(dāng),既可導(dǎo)致著色塑料制品過早褪色或變色,又會(huì)加快著色塑料制品的光、氧老化速度,促使制品的外觀和物理機(jī)械性能損壞,提前失去原有功能和使用價(jià)值。改變塑料材料色澤、同時(shí)賦予塑料制品靚麗外觀的顏料或染料均可稱為塑料著色劑。由於著色劑分子中所含化學(xué)元素種類不同、化學(xué)結(jié)構(gòu)不同,塑料著色劑產(chǎn)品不僅用途、著色力、遮蓋力、著色持久性或牢固性、耐候性、耐化學(xué)品性、毒性等主要性能存在顯著差異,而且對(duì)著色塑料制品的加工成型性、加工過程的熱氧穩(wěn)定性、使用過程的光、氧穩(wěn)定性能產(chǎn)生一定影響。著色劑對(duì)抗氧劑、光穩(wěn)定劑效能的影響。
對(duì)抗氧劑效能的影響
鉻黃是不透明的無機(jī)著色劑,可用於聚烯烴、聚苯乙烯、丙烯酸樹脂等熱塑性塑料,其著色力強(qiáng)、遮蓋性好,耐水和耐溶劑性優(yōu)良。但因鉻黃是鉻酸鉛或鹼式鉻酸鉛同硫酸鉛組成的含鉛化合物,與含硫抗氧劑DLTP、DSTP、1035、300等共享,在塑料加工的高溫條件下會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成黑色硫化鉛,影響塑料制品的外觀,也會(huì)大幅度削弱抗氧劑的防熱氧老化效能。因此,含鉻著色劑不能與含硫抗氧劑共享。
聚丙烯分子鏈中含有叔碳原子,極易受氧引發(fā)而分解,在加工、儲(chǔ)存和應(yīng)用過程中必須使用抗氧劑進(jìn)行防老化保護(hù)。在著色聚丙烯中,某些著色劑會(huì)與低分子受阻酚抗氧劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而削弱抗氧劑的作用。部分著色劑對(duì)聚丙烯中低分子酚類抗氧劑的效能影響可分為三類:
嚴(yán)重影響:槽法炭黑、單偶氮紅3B、喹吖啶酮品紅、酞菁藍(lán)、氧化鐵黃棕;
中等影響:酞菁綠、爐法炭黑、群青、氧化鉻綠;
稍有影響:鎘黃、(硫化)汞鎘紅、金紅石型二氧化鈦。
碳黑是可用於多種塑料材料及制品,且用量大的黑色著色劑,又可作為塑料材料的光穩(wěn)定劑。碳黑除在聚丙烯中對(duì)某些酚類抗氧劑的效能有削弱作用外,在低壓聚乙烯中也可與抗氧劑BHT發(fā)生作用,使BHT幾乎完全失去效能,同時(shí)碳黑自身的光穩(wěn)定作用也大幅度減弱。添加1%槽法碳黑和0.1%BHT的低壓聚乙烯薄片的戶外暴露壽命,僅為單一添加1%槽法碳黑的低壓聚乙烯薄片的戶外暴露壽命的40%左右。對(duì)聚乙烯、聚丙烯等塑料材料,選用碳黑為著色劑或光穩(wěn)定劑時(shí),必須選用適當(dāng)?shù)目寡鮿7駝t,不但降低抗氧劑的效能,也會(huì)降低著色塑料制品的戶外光穩(wěn)定性能。
鈦白粉和珠光粉在某些樹脂中與單酚抗氧劑BHT共享時(shí),會(huì)使白色制品變黃而引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量問題。
對(duì)光穩(wěn)定劑效能的影響
著色劑對(duì)著色塑料制品中光穩(wěn)定劑效能的影響主要有兩方面作用。一是著色劑含銅、錳、鎳等重金屬元素或雜質(zhì),具有光活性、光敏性,催化并加快塑料材料的光老化速度。含有游離銅和雜質(zhì)的酞菁藍(lán)會(huì)促使聚丙烯光老化;氧化鐵紅可使聚丙烯中苯并三唑、二苯甲酮、有機(jī)鎳鹽光穩(wěn)定劑的效能下降20%以上;對(duì)於聚乙烯,二氧化鈦、群青、氧化鉻綠、鈷綠、鐵紅等著色劑的使用,會(huì)加劇光老化。二是某些分子結(jié)構(gòu)的著色劑可與光穩(wěn)定劑發(fā)生作用,直接削弱光穩(wěn)定劑的效能。酸性著色劑可使受阻胺光穩(wěn)定劑失效;在聚丙烯中,偶氮紅、黃可與受阻胺光穩(wěn)定劑發(fā)生作用,偶氮縮合紅BR、偶氮縮合黃3G可使受阻胺光穩(wěn)定劑效能分別下降25%和50%左右。
不同著色劑對(duì)含苯并三唑的高壓聚乙烯薄膜的光穩(wěn)定性的影響
為不同著色劑對(duì)含有苯并三唑類光穩(wěn)定劑(UV-328)的高壓聚乙烯光穩(wěn)定性的影響??梢钥闯?,桔鉻黃明顯提高高壓聚乙烯的光穩(wěn)定性,酞菁綠和群青略有提高或無多大影響,而鎘黃則降低了高壓聚乙烯的光穩(wěn)定性。
只有自然氣候試驗(yàn)的數(shù)據(jù)和結(jié)果,才真正對(duì)著色塑料制品的實(shí)際應(yīng)用具有指導(dǎo)意義,但自然氣候試驗(yàn)的時(shí)間周期較長(zhǎng),有時(shí)甚至二、三年。因此,前四項(xiàng)試驗(yàn)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果,基本可以確定著色劑在著色塑料制品的加工與應(yīng)用過程對(duì)光、氧穩(wěn)定性能的增強(qiáng)與削弱作用。