不同熔體質(zhì)量流動速率的聚乙烯樹脂在色母粒中的應(yīng)用比較

不同熔體質(zhì)量流動速率的聚乙烯樹脂在色母粒中的應(yīng)用比較

色母粒是一種顏色濃縮的材料，主要由三個(gè)基本要素組成：顏色蒼白、負(fù)荷樹脂和分散劑。對分散劑的研究人們已經(jīng)做了大量工作,但對載體樹脂的研究卻不多。聚烯烴色母粒用載體樹脂的使用經(jīng)歷了從第一代的無規(guī)聚丙烯樹脂(即所謂的APP載體)到第二代具有代表性的牌號為1F7B的吹膜級聚乙烯樹脂。通用型載體樹脂的研究進(jìn)展略顯緩慢,制約了色母粒研究與應(yīng)用的進(jìn)步。本文應(yīng)用傳統(tǒng)聚乙烯樹脂和燕山石化新近開發(fā)的幾種新型聚乙烯樹脂制備了高濃度白母粒,并對其進(jìn)行了性能比較。1實(shí)驗(yàn)部分1.1材料和試劑1#LDPE(1F7B,MFR7.5g/10min)、2#LDPE(LD400,MFR25.0g/10min)、3#LDPE(LD607,MFR8.0g/10min)、PP(1700,MFR10g/10min):北京燕化石油化工股份有限公司一廠;4#LLDPE:6101RQ,MFR20g/10min,美國Exxonmobil公司;鈦白粉:四川龍蟒鈦業(yè)有限公司;聚乙烯蠟:LPE-4[F],北京化工大學(xué)精細(xì)化工廠。1.2注射機(jī)、測色儀器和儀器同向雙螺桿擠出機(jī)組:Φ20,江蘇昆山橡塑機(jī)械有限公司;擠出吹膜機(jī)組:PID651,德國Brabender公司;注射機(jī):SZ260A2DC,寧波通力塑料機(jī)械有限公司;測色儀:Datacolor650,德塔顏色(亞太)有限公司;轉(zhuǎn)矩流變儀:BrabenderLab-Station,德國Brabender公司;光學(xué)顯微鏡:SM-LUX-POL,德國萊茨公司。1.3實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)工藝流程如下:2結(jié)果與討論2.1不同樹脂對鈦白粉的平衡扭矩載體樹脂的MFR將影響到色母粒配方體系的整體黏度,進(jìn)而影響到色母粒的流動性能。圖1為不同MFR樹脂的轉(zhuǎn)矩流變曲線;圖2為以1#、2#、3#和4#樹脂作為載體樹脂、鈦白粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的白母粒的轉(zhuǎn)矩流變曲線。轉(zhuǎn)矩流變曲線直接反應(yīng)體系的流動性能,體系的平衡扭矩直接反映了體系的最終黏度。從圖1可以看出,1#和3#樹脂的MFR分別為7.5g/10min和8.0g/10min,其平衡扭矩值較大且近似相等;2#和4#的MFR分別為25.0g/10min和20g/10min,其平衡扭矩值較小且近似相等;從圖2可以看出,以2#和4#作為載體樹脂制備的色母粒,其平衡扭矩值較低;四個(gè)體系的平衡扭矩值的大小順序規(guī)律與圖1近似相同。四個(gè)體系的平衡時(shí)間相近,因此四種樹脂對鈦白粉的親和力和潤濕能力相近。圖3為添加不同聚乙烯蠟白色母粒的平衡扭矩變化圖。從圖3可以看出,隨著所添加的聚乙烯蠟的增加,2#和4#其平衡扭矩的下降趨勢與1#和3#相比略微平緩;2#和4#平衡扭矩較1#和3#小。所以,體系在添加聚乙烯蠟后,扭矩的變化規(guī)律仍然可以從載體樹脂的MFR區(qū)別上進(jìn)行預(yù)測,MFR較大的樹脂制備的色母粒體系平衡轉(zhuǎn)矩較低,黏度較小。2.2分散劑用量的影響將不同配方制備的色母粒加入到與各配方載體樹脂相同的樹脂中,進(jìn)行吹膜實(shí)驗(yàn),并測定薄膜的透光率(光密度)。用透光率的大小評價(jià)白顏料分散的好壞,透光率越大,則顏料在薄膜中的分散程度越高,如圖4所示,并將1#和2#的薄膜放大40倍顯微鏡照相,所得圖片如圖5所示。從圖4、圖5可以看出,在不添加分散劑的情況下,1#、2#、3#光密度值相近,可知此條件下載體樹脂的MFR對顏料的分散影響不大;由粉狀形式的4#樹脂制備的色母粒光密度值較高,是由于粉狀物料較粒狀物料容易與鈦白粉粉料混合的原因;添加聚乙烯蠟后,1#和2#體系相比,達(dá)到最高光密度值,所需的聚乙烯蠟的量較多一些,1#和2#體系蠟的添加量在6%和4%時(shí)圖像中顏料的分散均勻,幾乎沒有顆粒的團(tuán)聚;3#體系的光密度變化趨勢不大,均較低;4#體系在沒有添加聚乙烯蠟的情況下光密度值已經(jīng)達(dá)到了較高的程度?？梢?MFR較高的載體樹脂流動性能較好,對顏料粒子的潤濕性較好,從而減少了用于潤濕顏料粒子的分散劑的添加量。2.3載體樹脂mfr和結(jié)構(gòu)的最佳用量用不同樹脂制備的色母粒分別對聚乙烯薄膜和聚丙烯樣板進(jìn)行著色,通過比較顏料在薄膜和樣板中的分散情況,來評價(jià)不同樹脂制備的色母粒的應(yīng)用性能。將不同樹脂制備的色母粒加入到1#樹脂中,進(jìn)行吹膜實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖6和圖5所示。將圖6和圖4進(jìn)行對比可知,各個(gè)體系的光密度值變化情況發(fā)生了很大的變化。沒有添加分散劑的各個(gè)色母粒對薄膜著色后,其光密度值相近,說明載體樹脂MFR和結(jié)構(gòu)的不同對吹膜后顏料的分散效果產(chǎn)生的影響有限;聚乙烯蠟的最佳用量在兩種體系里并不相等。將白母粒加入到聚丙烯樹脂中,進(jìn)行注塑實(shí)驗(yàn),測定白度值,如圖7所示。不含分散劑的情況下,1#和3#白度值較高,而2#和4#較低;添加分散劑后,所得色母粒的白度值的變化規(guī)律各不相同:1#和3#的白度值分別在聚乙烯蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%和10%、8%的時(shí)候白度達(dá)到了較大值;4#在聚乙烯蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)達(dá)到了最大值,與圖4進(jìn)行比較可知,色母粒的最佳配方與最大白度值有一定的對應(yīng)性;1#、2#和3#在不加分散劑的情況下白度值已經(jīng)達(dá)到了較大值。根據(jù)聚合物共混理論,兩種不同的物料相互混合遵循相似相容的規(guī)律,體現(xiàn)在二者的黏度和形態(tài)結(jié)構(gòu)等方面,二者的黏度差別越小,形態(tài)結(jié)構(gòu)越相似,則混合的效果越好。分散劑的加入,一方面提高了白母粒的顏料分散程度,但同時(shí)也降低了黏度,即降低了色母粒與MFR低于10g/10min的著色樹脂之間的相容性,載體樹脂MFR越大,這種減弱作用越明顯。色母粒中顏料的分散程度及色母粒與著色樹脂之間的相容性兩個(gè)因素相互競爭的結(jié)果決定了顏料在著色樹脂中的分散程度,從而決定了色母粒的應(yīng)用性能。3色母粒配方的影響載體樹脂MFR的差別影響了色母粒的流動性能、質(zhì)量及應(yīng)用性能;載體樹脂MFR越大,色母粒的流動性能越好,顏料的分散程度越高;色母粒配