塑料色母粒鈦白粉的有機表面處理

塑料色母粒鈦白粉的有機表面處理0刖曰隨著中國房地產(chǎn)市場的爆炸式增長和田家基礎(chǔ)建設(shè)的連續(xù)走高，塑料建材（塑料水管，穿線管，塑鋼門窗，塑料片材，塑料薄膜等）的需求也急劇增加。塑料色母粒是現(xiàn)代塑料制品加1中不可或缺的顏料產(chǎn)品。作為塑料色母粒主要顏料的鈦白粉也因此得到了高速發(fā)展，色母粒用鈦白粉的需求每年以25%以上的比例快速上升。如何進入這一高端市場，取代或部分取代被進口鈦白粉長期占據(jù)的高利潤陣地，是目前許多深受成本壓力的鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)的必然選擇。1色母粒的定義由高比例的顏料（如鈦白粉）或添加劑與熱塑性樹脂，經(jīng)良好分散而成的塑料著色劑，其所選用的樹脂對著色劑具有良好潤濕和分散作用，并且與被著色材料具有良好的相容性。1.1熱塑性塑料常用的著色方法色料：將本色樹脂與著色劑（如鈦白粉）混和混煉造粒成有色塑料后，再加入到成型樹脂中，用于制造塑料制品。干粉著色：把粉狀著色劑（如鈦白粉）本色樹脂均勻混和后直接用于制造塑料制品。色母粒著色：現(xiàn)今最普遍采用的塑料著色法。把分散于載體的著色劑（如鈦白粉），與本色樹脂簡單混和后用于制造塑料制品。2色母粒著色的顯著優(yōu)點使用方便，對成型環(huán)境無污染；著色均勻，穩(wěn)定，提高塑料制件質(zhì)量；易于計量，可應(yīng)用自動化程度高的成型生產(chǎn)系統(tǒng)；可將著色，抗老化劑、抗靜電劑等集于一方，制成多功能母粒，方便使用。3塑料用色母粒的基本要求（1） 良好的耐熱性（熱穩(wěn)定性）；（2） 良好的耐光性（光穩(wěn)定性）；（3） 良好的分散性（即要遮蓋率大）；（4） 要無遷移性（包括耐溶劑性）；（5） 要有很好的著色力。2色母粒的構(gòu)成顏料+載體+添加劑二色母粒參考配方鈦白粉：40%?70%；立德粉：0?30ff；；增白劑：0.02%；分散劑：3%?4%；高壓PE：26%。1顏料一般分有機顏料（如歐青綠等），無機顏料（如氧化鐵紅、鈦白），染料（如還原桃紅、分散橙等）。聚烯烴、PVC色母粒采用的是鈦白粉。一般說染料不可用于聚烯烴著色，否則會引起嚴(yán)重遷移。除白色母粒外，一般會采取多種顏料復(fù)配，以生產(chǎn)彩色母粒。鈦白粉由于其具有非常好的遮蓋力，通常會作為配色的第一選擇。2分散劑主要對顏料（如鈦白粉）進行表面潤濕，有利于鈦白粉進一步分散，并穩(wěn)定存在樹脂中;同時必須與樹脂相容性好，不影響著色產(chǎn)品品質(zhì)。聚烯烴色母粒分散劑一般采用低分子量聚乙烯蠟或硬酯酸鋅等。工程塑料色母粒分散劑一般采用有極性低分子量聚乙烯蠟、硬酯酸鎂、硬酯酸鈣等。3載體樹脂使鈦白粉均勻分布并使色母粒呈顆粒狀。選擇載體需考慮與被著色樹脂的相容性，還要考慮母粒應(yīng)有良好分散性，因此載體的流動性應(yīng)大于被著色樹脂，同時被著色后不影響產(chǎn)品質(zhì)量。如選用熔體指數(shù)較大的同類高聚物，使母粒的熔體指數(shù)較高于被著高聚物，以保證最終制品的色澤一致。PE、PP色母料選擇LDPE（低密度聚乙烯）樹脂為載體，PS、ABS母料選擇改性PS為載體。3色母粒用鈦白粉的要求色母粒所用鈦白粉，必須注意鈦白粉與塑料原料、助劑之間的搭配關(guān)系，其選擇要點如下所述：1化學(xué)穩(wěn)定性好鈦白粉不能和樹脂及各種助劑有反應(yīng)，耐溶劑性強、耐熱性好等。也就是說，色母粒中的鈦白粉及其表面的有機處理劑不能參與各種化學(xué)反應(yīng)。2耐溫性好由于色母粒在制造過程中和塑料制品成型加工時都是在高溫環(huán)境下進行，所以鈦白粉應(yīng)在加熱成型溫度條件下不分解變色。3遷移性小由于塑料制品成型加工過程中存在很大的溫度變化，室溫原料）、高溫（加工過程）一室溫（冷卻成型）。鈦白粉必須保證不發(fā)生遷移，否則會造成塑料制品表面色澤不均。4分散性好鈦白粉分散不均勻時，會影響制品的外觀性能；鈦白粉著色力差時，會使鈦白粉用量增加，材料成本提高。同一鈦白粉在不同樹脂中分散性和著色力并不相同，所以在選擇鈦白粉時應(yīng)注意這一點。另外，鈦白粉的顆粒大小與分散性也有關(guān)系，鈦白粉粒徑越小，則分散性越好，著色力也強。5加工性優(yōu)鈦白粉在載體樹脂中具有高熔融指數(shù)時，色母粒生產(chǎn)中的混煉和捏合工序能順利進行（加工溫度低，捏合時間短，節(jié)約時間和能源）。優(yōu)異干粉流動性可以幫助鈦白粉順利和準(zhǔn)確地添加，容易通過過濾的震動篩，同時減少其在包裝袋中的殘留。6其他性能如對于用在食品、兒童玩具方面上的塑料制品，要求鈦白粉應(yīng)無毒；用于電器方面的塑料制品，應(yīng)選擇電絕緣性好的鈦白粉：用于室外方面塑料制品，應(yīng)選擇耐氣候老化性能好的鈦白粉等。4色母粒用鈦白粉的有機表面處理通過合適的有機表面改性處理，是可以使鈦白粉的某些性能得到大幅度改善的。1化學(xué)穩(wěn)定性鈦白粉經(jīng)過高溫煅燒和無機包膜后，化學(xué)穩(wěn)定性非常好，基本不會同塑料體系中的各種組份進行化學(xué)反應(yīng)。但是有些有機處理劑卻有可能參與化學(xué)反應(yīng)。因此，我們應(yīng)該選擇一些化學(xué)惰性的有機處理劑，如某些特殊的聚硅氧烷或改性聚硅氧烷，它在低溫和高溫環(huán)境中都具有非常好的化學(xué)穩(wěn)定性，不會與色母粒體系中任何添加劑發(fā)生化學(xué)作用。2耐溫性鈦白粉由于晶格缺陷，高溫時容易因變色。完整的無機包膜和合適的有機薄膜可以大幅度的提高鈦白粉的耐溫性能。傳統(tǒng)的有機包膜劑(如TMP,TEP,PEG)由于其本身不耐高溫，高溫環(huán)境下容易發(fā)生黃變和分解，很多鈦白粉生產(chǎn)廠家在實際應(yīng)用中都遇到了這個“黃變”問題。岡此傳統(tǒng)的有機包膜劑不適合用于色母粒用途的鈦白粉有機包膜。某些特殊的有機硅材料的分解溫度超過350度，300度以內(nèi)不會發(fā)生顏色變化，即不會發(fā)生黃變。另外，這種有機硅材料包覆到鈦白粉顆粒表面后，可以防止自由基的傳遞，從而進一步提高鈦白粉的耐熱和耐光性能。3遷移性鈦白粉的遷移主要是由于它與樹脂的潤濕相容性不好，在溫度降低，塑料制品收縮時，樹脂與鈦白粉的移動速度不一致所造成的。要降低遷移性，就要提高鈦白粉與樹脂的相容性。根據(jù)相似相容原理，鈦白粉表面的有機處理劑最好具有與應(yīng)用樹脂相同或相似的官能團。對于最常用的聚烯烴型塑料，選用含有長鏈烷烴的有機處理劑會比較適合。4分散性鈦白粉分散性主要受分子間作用力，極性吸附，顆粒細度等因素影響。用于塑料色母粒的鈦白粉，鈦白粉的粒徑一般為0.4微米左右。這種細小顆粒具有極大的比表面積和吉布斯自由能，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)把鈦白粉加入到樹脂體系中時，由于臨近粒子問的極性吸附和范德華力的作用，粒子有相互靠近，降低總比表面積和表面自由能的趨勢，從而使鈦白粉顆粒從高度分散體向團聚體轉(zhuǎn)化。對于未進行表面有機改性處理的鈦白粉，在與樹脂一起混煉時，鈦白粉很難分散，即使在高溫高速捏合時能分散開，一旦捏合終止，它又會慢慢變成多聚體，將來使用時容易造成“顏料遷移”。為了提高鈦白粉的分散穩(wěn)定性，必須消除或削弱其表面極性和降低其表面自由能。建議采用具有較低自由能和易于擴展?jié)櫇竦姆请x子性有機硅處理劑進行表面改性處理。這類有機硅處理劑一般含有長鏈脂肪鏈，可提高鈦白粉與樹脂的相容性，降低鈦白粉的表面張力以提高相容性；同時它還可以屏蔽鈦白粉表面的極性基團(如羥基)，在鈦白粉表面生成位阻官能團，阻止鈦白粉顆粒相互靠近，增加團聚的難度，從而達到穩(wěn)定分散的目的，防止“顏料遷移”。另外，有機硅表面處理劑一般還具有很好的助磨功能，可以有效降低鈦白粉顆粒的粒徑和提高粒徑的分布均勻性，從而進一步提高鈦白粉在樹脂中的分善性。5加工性色母粒生產(chǎn)企業(yè)對鈦白粉的加工指標(biāo)主要有兩個：熔融指數(shù)和干粉流動性。熔融指數(shù)主要由鈦白粉的潤濕潤滑性能和吸油量決定。潤滑性越好，則鈦白粉與樹脂的復(fù)合體的流動性就好，熔融指數(shù)就高，加工就更方便。吸油量越低，潤濕等量鈦白粉的載體樹脂就少，易于制造高濃度的色母粒，從而在節(jié)約生產(chǎn)成本的同時，提高色母粒的著色能力。優(yōu)異的干粉流動性主要是為了便于使用，減少浪費。要提高熔融指數(shù)，除了通過致密的無機包膜外，還必須對其進行表面有機改性處理，以提高其潤濕潤滑性能，并進一步降低吸油量。改性聚硅氧烷具有很好的潤濕潤滑性能，可以顯著提高熔融指