鈦白粉在塑料中的應(yīng)用

關(guān)于鈦白粉在塑料中的應(yīng)用一.PVC塑料簡(jiǎn)介

1.

概況：

PVC是五大熱塑性合成樹(shù)脂之一，產(chǎn)量?jī)H次于PE，居第二位。PVC約占世界合成樹(shù)脂總消費(fèi)量的30％。2003年P(guān)VC全球總產(chǎn)量能達(dá)到3500萬(wàn)噸。總產(chǎn)量約為2800萬(wàn)噸。PVC塑料是以PVC樹(shù)脂位基材，添加各種助劑的一類塑料，經(jīng)過(guò)不同的成塑方法制成制品的泛稱。

第2頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月PVC塑料按照成塑方法分為：壓延制品；注射制品；擠出制品；中空成型制品；吹塑制品按照制品硬度分類位：軟制品；半硬制品；硬制品按照產(chǎn)品形狀可分為：板；片；膜；棒；管；線；異型材等等產(chǎn)品的成型方法與產(chǎn)品的外觀形態(tài)均取決于產(chǎn)品的性質(zhì)，用途及技術(shù)指標(biāo)，第3頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月附1：到2003年，國(guó)內(nèi)PVC異型材生產(chǎn)廠有600多家，型材生產(chǎn)線4000多條，2003年產(chǎn)能達(dá)300萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)銷售量為150萬(wàn)噸~，按國(guó)內(nèi)PVC異型材通用配方計(jì)算年消耗金紅石TiO2約11萬(wàn)噸~18萬(wàn)噸（年產(chǎn)能計(jì)），即產(chǎn)品用途決定產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和技術(shù)。第4頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月2．國(guó)內(nèi)狀況

2003年我國(guó)年用PVC樹(shù)脂560萬(wàn)T~年產(chǎn)量360萬(wàn)噸。氯堿行業(yè)已規(guī)劃投入建設(shè)的新生產(chǎn)線約超過(guò)100萬(wàn)T。PVC塑料制品中70%上為硬制品，其中以PVC型塑料管材、管件等化學(xué)建材為主導(dǎo)產(chǎn)品，另外是PVC片材、薄膜、共混材料等工、農(nóng)、民用途產(chǎn)品等等。（下接附1）第5頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月二、PVC塑料性質(zhì)及組分（一）性質(zhì)

1.PVC樹(shù)脂是非結(jié)晶型線性高分子聚合物，具有與低分子物明顯不同的表征：受熱后形態(tài)變化為玻動(dòng)態(tài)→高彈態(tài)→粘流態(tài)這一形態(tài)變化反復(fù)進(jìn)行，而大分子中無(wú)本質(zhì)的變化，所以是熱塑性塑料。同時(shí)，這種形態(tài)變化決定了PVC塑料的成型加工特性。2.

PVC是熱敏性高聚物，對(duì)溫升反應(yīng)敏感，當(dāng)受熱到130℃~時(shí)開(kāi)始分解放出HCL，隨著溫度升高，放出HCL加劇，分子斷鏈，至完全碳化。

3.

PVC樹(shù)脂的熔融溫度高于其分解溫度，這給成型加工帶來(lái)困難。為使成型加工順利進(jìn)行，必須要抑制其分解，這就是PVC樹(shù)脂在成型加工中必須加入穩(wěn)定劑的原因。由于PVC樹(shù)脂熔融后呈硬脆性之物態(tài)；所以在軟PVC制品中必須加入增塑劑使其變得柔軟。當(dāng)需要硬PVC制品硬且韌時(shí)，則需加入增強(qiáng)劑或稱沖擊改性劑改善其本身的脆性。綜上所述知：PVC塑料是熱塑性朔料，是熱敏性塑料，是多組分塑料

第6頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月（一）

組分

PVC分子本身為硬脆性，但可以制成柔軟、半硬或硬而韌的制品，PVC樹(shù)脂是白色粉末，熔融后為呈一定黃色指數(shù)的透明物質(zhì)，通過(guò)配方設(shè)計(jì)加入不同品種添加劑制成或無(wú)色透明或五彩繽紛或潔白如玉的各種制品——這完全取決于PVC與不同品種、規(guī)格、數(shù)量的助劑的配伍，這就是PVC助劑的功能。

PVC塑料的助劑按作用分為穩(wěn)定劑（熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑）、增塑劑、增強(qiáng)劑、加工改良劑、潤(rùn)滑劑、著色劑、填充劑、阻燃劑、抗靜電劑……第7頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月三．TiO2在PVC塑料中的應(yīng)用

TiO2在PVC塑料中的應(yīng)用目的是作為白色顏料和光屏蔽劑金紅石型TiO2的化學(xué)性質(zhì)極穩(wěn)定，常溫下幾乎不與其它元素和化合物作用，也不溶于水、稀酸和弱無(wú)機(jī)酸，更由于其具有白色顏料中最高的折射率、最大比表面積以及最低的密度，這些性質(zhì)符合作為PVC塑料白色顏料的基本要求。作為PVC塑料的光屏蔽劑，主要是用于戶外制品如用作PVC門窗的硬PVC異型材，建筑用灌水管，管件，廣告燈箱用的白色PVC板片等等。第8頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月

在這些PVC塑料制品中以白色為多數(shù)，所用白色顏料均為金紅石型TiO2，國(guó)外在這些制品比如門窗用異型材中加入8－10phrTiO2，使TiO2能夠有效地抵御紫外線PVC基材的破壞，PVC商品壽命已達(dá)40余年且還在繼續(xù)正常使用，國(guó)內(nèi)門窗塑料為成本價(jià)格所限，一般TiO2加入量?jī)H為3－6份，由于TiO2在PVC塑料中的“濃度”小，不能有效地屏蔽紫外線，使PVC基材的耐候性差，使用壽命大大縮短，更有不自律企業(yè)用銳鈦型TiO2生產(chǎn)門窗型材，這種型材制成門窗安裝？建筑洞口上，即使在北京地區(qū)，用不了1－2年，使用功能就會(huì)喪失殆盡。金紅石型TiO2在PVC塑料中的應(yīng)用，除要求TiO2具有良好的光學(xué)性質(zhì)，適中的粒徑外，分散性亦是重要的技術(shù)指標(biāo)，——當(dāng)然這些性質(zhì)？涂料，造紙，纖維等產(chǎn)品對(duì)TiO2的總要求卻是相適的。對(duì)硬PVC塑料用TiO2，以戶外用硬PVC門窗異型材所用金紅石型TiO2為例，還要考慮TiO2對(duì)加工性能，熱性能，耐候性等的影響。第9頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月1.TiO2對(duì)PVC塑料加工性能的影響

因?yàn)門iO2生產(chǎn)時(shí)的工藝條件，包覆物品種用量不同，所以TiO2原生粒子的粒徑及其分布亦不盡相同，同時(shí)也決定了TiO2的著色力，色相，遮蓋力，分散性的差異，更重要的是這種差異還會(huì)影響到PVC塑料的成型過(guò)程，特別是擠出硬PVC型材的工藝過(guò)程，由于TiO2的包覆不同，是不同牌號(hào)的Ti在擠出成型時(shí)影響到擠出時(shí)的主機(jī)電流，機(jī)頭壓力等重要工藝參數(shù)的變化，進(jìn)而影響產(chǎn)品的外形尺寸與內(nèi)在質(zhì)量。情況如下列所示：

第10頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月⑴PVC異型材配方：

PVCSG-5

100

備注

有機(jī)SN穩(wěn)定劑硫醇SN1.0CaSt2工業(yè)品

0.8增強(qiáng)劑丙烯酸酯型7.0

加工改良劑

201

1.5滑劑總量1.6CaCO3輕質(zhì)

8.0TiO2各號(hào)金紅石型

5.0A,B,C均為進(jìn)口不同牌號(hào)TiO2第11頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月⑵擠出工藝參數(shù)：以A,B,C三種不同的物料作為下述配方編號(hào)

C1-4ADD1-5180-182178190

螺桿溫度100

主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)R/min

主機(jī)電流A機(jī)頭壓力M/Pa備注

A基本元>1℃的變化

11716.153.630.5B基本元>1℃的變化

11716.153.931.0C基本元>1℃的變化

11816.151.529.5第12頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月

在擠出成型過(guò)程中，造成主機(jī)電流波動(dòng)的原因是物料熔融塑化后的粘度的變化及加料量的脈動(dòng)等；當(dāng)加料的供料器轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)給料均勻時(shí)，主機(jī)電流的變化基本是物料狀態(tài)引起的。在配方不變只變換了TiO2的品牌時(shí)，主機(jī)電流的變化無(wú)疑是由于TiO2引起的，這三種進(jìn)口的TiO2是國(guó)外三個(gè)廠家生產(chǎn)的，據(jù)其產(chǎn)品說(shuō)明介紹，這三種TiO2均有有機(jī)物包覆，但包覆物種類不同，TiO2粒徑也不同。在PVC混合料熔融過(guò)程中的表現(xiàn)行為不盡相同，所以表現(xiàn)出來(lái)的直接后果就是擠出時(shí)的主機(jī)電源和機(jī)頭壓力的變化。第13頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月2.TiO2對(duì)PVC塑料物理力學(xué)性能的影響

⑴對(duì)焊接強(qiáng)度的影響85推拉柜（三位焊機(jī)同一工位焊角測(cè)試平均結(jié)果）

A．7541NB．7056NC．5694N

說(shuō)明：取上述ABC三種TiO2的塑料，分別制成規(guī)格一致的焊角各5個(gè)，在本廠測(cè)試后取其算術(shù)平均值如左。

第14頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月⑵對(duì)物理力學(xué)性能的影響。將其中的BC配方之型材送國(guó)家化學(xué)建材測(cè)試中心測(cè)試，結(jié)果如下，（按GB/T8814-1998測(cè)試）測(cè)試項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)實(shí)測(cè)結(jié)果

BC1.洛氏硬度（R標(biāo)尺）≥8598.698.22.拉伸屈服強(qiáng)度MPa≥37.042.642.13.拉伸斷裂伸長(zhǎng)率%≥1001391334.彎曲彈性模量MPa≥1960241023455.簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度KJ/(23±2)≥4065.567.2(-10±1)≥1577.583.56.維卡軟化點(diǎn)≥8390.489.6第15頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月7.氧指數(shù)%≥3845.545.08.低溫落錘沖擊（10次）破壞≤10/100/109.加熱后的狀態(tài)無(wú)氣泡，裂痕，麻點(diǎn)無(wú)無(wú)10.加熱后尺寸變化率%±2.5-2.0-2.111.高低溫反復(fù)尺寸變化率±0.20.110.1012.焊角強(qiáng)度N≥300080265393

從上表可知：不同的Ti在同一配方體系，同一擠出生產(chǎn)線上擠出成型的硬PVC異型材的物理力學(xué)性能的差異。C配方的測(cè)試結(jié)果除5，比B高，8，9，二者相同外，其余均比B配方測(cè)試結(jié)果低，特別是焊角強(qiáng)度低2633N。即，C配方焊角強(qiáng)度是B配方的67.2%。這個(gè)差距表明：如果用C種Ti生產(chǎn)異型材需對(duì)生產(chǎn)配方作較大的調(diào)整。第16頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月4.對(duì)初期著色的影響不同生產(chǎn)單位，不同生產(chǎn)工藝的TiO2,在硬pvc型材成塑過(guò)程中表現(xiàn)了明顯不同的顏色色相。由于一般硬pvc塑料廠不具備TiO2,粒徑以及其分布的檢測(cè)手段，對(duì)不同廠家的TiO2,“----”pvc—塑料的色相，一般是用pvc塑料的生產(chǎn)的配方在實(shí)驗(yàn)室成塑試樣去比較祥定（如實(shí)驗(yàn)報(bào)告---）。根據(jù)試樣顏色調(diào)整配方直至型材顏色符合標(biāo)準(zhǔn)要求。第17頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月四.pvc塑料----評(píng)價(jià)TiO2,的方法1.

測(cè)試項(xiàng)目⑴熱老化性能：不同生產(chǎn)方法生產(chǎn)TiO2,