新買的鞋子為什麼會變黃?

黃變泛指材料上出現黃色或棕黃色的斑紋,黃變是產品外觀質量的重要參數,能直接影響消費者的感官體驗,一旦發生黃變,就會給人一種陳舊廉價感,直接影響消費者對品牌的認可度。


黃變的原理

大多數的黃變的發生是由於材料內部的化學結構發生變化產生的髮色基團,能產生顏色的化學結構非常多,通常有以下幾種:

1.共軛π鍵

共軛π鍵是最簡單的髮色基團,當碳碳單鍵(C-C)和雙鍵(C=C)在結構中交替出現既形成了共軛π鍵,隨著這種共軛π鍵的增加其最大吸收波長髮生紅移產生顏色,雙鍵數量超過8後顏色會由黃色-橙色-紅色加深

新買的鞋子為什麼會變黃?

(葉黃素(黃色),10個共軛π鍵)

新買的鞋子為什麼會變黃?

(胡蘿蔔素(橙色),11個共軛π鍵)

新買的鞋子為什麼會變黃?

(番茄紅素(紅色),11個共軛π鍵)


2.硝基和亞硝基

硝基(-NO2)或亞硝基(-NO)也是重要髮色基團,大多數顯黃色,但是要在高分子鏈上接上硝基,需要非常極端的條件,因此大底的黃變一般不會是高分子鏈上接入硝基所致,更可能是酚抗氧化劑被氧化所致。


3.醌基

醌基,是苯環的氫被氧取代形成,使得最大吸收波長髮生紅移產生顏色,若鄰位取代基的則顯示更深的紅色或棕色。

新買的鞋子為什麼會變黃?

醌類化合物的髮色機理,使其成為諸多深色系(紅、棕、黃)染料或指示劑的母體。

新買的鞋子為什麼會變黃?

(醌類化合物染料)

若化學結構中有苯環並且連接易被氧化的活性基團(稱為前醌結構),在氧化性條件下很容易被氧化生成醌類結構發生色變。


鞋用大底

鞋用的大底基本以TPU、SBS、EVA和橡膠

為主,這些高分子材料的黃變大多不會脫離以上三種原因。


1.TPU

PU是聚氨基甲酸酯(即聚氨酯)的簡稱,他是由二異氰酸酯和多元醇反應生成的聚合物,形成線型多嵌段型結構的彈性體稱為熱塑性聚氨酯(TPU)。

TPU具有非常優良的回彈性,在運動鞋中得到廣泛使用,Adidas著名的Boost鞋底就屬於TPU的一種。

新買的鞋子為什麼會變黃?

PU(聚氨酯)可根據其異氰酸酯的結構分為芳香族、脂肪族脂環族聚氨酯

芳香族(苯環)的聚氨酯色穩定性較差,因為其結構上的前醌結構在紫外線照射下產生醌亞胺變色基團產生黃變

新買的鞋子為什麼會變黃?

(氨基甲酸酯自動氧化成醌亞胺)

新買的鞋子為什麼會變黃?

脂肪族和脂環族聚氨酯沒有前醌結構,上述化學反應式不可能發生,因此有較強的色穩定性。

新買的鞋子為什麼會變黃?

(脂肪族聚氨酯)


2.EVA

EVA是乙烯-醋酸乙烯共聚物的簡寫,由於化學結構中沒有吸收紫外線的不飽和鍵,因此不易發生黃變。

EVA包括二次發泡的Phylon在自然條件下出現色變的概率不大,耐黃變試驗大多可以在4-5級或以上,在穿著的生命週期內也較少發生黃變。

新買的鞋子為什麼會變黃?

但是EVA底由於止滑和耐磨性能不足,外底需要貼合橡膠,粘合過程處理不當也會帶來黃變汙染。


3.SBS大底

SBS大底是苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的簡稱(俗稱TPR),S代表Styrene,B代表Butadiene,SBS結構中含有不飽和雙鍵。

新買的鞋子為什麼會變黃?

(苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS))

有研究指出,SBS聚丁二烯段由於結構上含有不飽和鍵,在光氧作用下的降解,會使外觀上呈現變硬、變脆,而苯乙烯段由於含有苯環結構,則容易生成醌式結構。(SBS大底的黃變機理可以使用光氧化理論解釋。)

新買的鞋子為什麼會變黃?

(聚合物自由基的生成-擴散-終止)

自由基在高分子鏈之間不斷進行生成、擴散、終止的過程,導致高分子鏈降解或交聯,在材料內部形成大量帶顯色基團(共軛π鍵)的降解或交聯產物,顯現出老化特有的黃色外觀。

由於時代的進步,研發人員將聚丁二烯段的不飽和鍵氫化形成飽和結構的苯乙烯-乙烯-丁烯嵌段共聚物SEBS,這種結構的彈性體要比SBS具有更強的抗氧化性。

新買的鞋子為什麼會變黃?

(苯乙烯-乙烯-丁烯嵌段共聚物SEBS)


4.橡膠大底

鞋用的橡膠大底比較常見的是丁苯、順丁和異戊橡膠,這些橡膠都有一個共同的特徵,結構中帶不飽和C=C雙鍵

新買的鞋子為什麼會變黃?

結構中大量的不飽和C=C雙鍵決定了橡膠材料也會像SBS一樣,在紫外線照射下引發自由基氧化,並且形成大量顯色基團的降解或交聯產物。


怎麼抗黃變

結構上的雙鍵和苯環對紫外線吸收是引發聚合物老化的主要原因,但是單純使用紫外線吸收劑不足以有效降低黃變程度或延緩黃變時間多種抗氧化劑的配合使用才能獲得更佳的效果

新買的鞋子為什麼會變黃?

(聚合物抗氧化機理)

聚合物抗氧化體系:

①添加紫外線吸收劑減少髮色基團對紫外線的吸收,降低聚合物的能量;

②添加淬滅劑鈍化髮色基團X*的激發態;

③添加受阻胺光穩定劑(HALS)、受阻酚(BHT)捕獲烷基R•或過氧化自由基ROO•;

④添加亞磷酸酯類(TNPP)輔助抗氧化劑將氫過氧化物ROOH在光解前轉化成穩定的化合物。


注意!!!

所以如果鞋底在短時間發黃的主要原因就是抗氧化體系沒有配合好。在抗氧化體系中,紫外線吸收劑起到舉足輕重的作用,但不是所有的紫外線吸收劑都能起到良好的抗氧化作用,需要根據材料的特性比如結構中的強紫外吸收帶,高溫加工工藝和相容性等方面考慮,還需要注意某些紫外線吸收劑被歐盟識別為持久性、生物蓄積性和毒性(PBT/vPvB),

比如UV-320、327、328、350,已被列入高度關注物質(SVHC)清單,應儘量避免使用


保養小常識


聚合物的高分子結構發生變化後,導致黃變後的大底是不可復原的,網上經常能看到各種醋、啤酒、純鹼等暗黑科技,來處理黃變位置。

新買的鞋子為什麼會變黃?

這種處理方式基本都是徒勞,甚至破壞鞋底。

新買的鞋子為什麼會變黃?

最有效的處理方式仍然是:避免將鞋在日光下暴曬(避開強紫外線)。

新買的鞋子為什麼會變黃?

萬不得已要水洗的,可包覆紙巾後晾曬,也是一個避開紫外線的辦法.

新買的鞋子為什麼會變黃?


供稿:中紡聯檢(泉州)張盛源


分享到:


相關文章: