TiO2用于干法鈦白色母粒的研制.doc

/ /TiO2用于干法鈦白色母粒的研制鈦白色母粒的生產(chǎn)方法一般可分為濕法工藝和干法工藝兩種。濕法以瑞士CIBA一GEI GY公司的工藝為代表，它以水為介質(zhì)， 在表面活性劑的作用下， 依靠球磨機(jī)中卵石的沖擊力將顏料破碎細(xì)化，用分散劑對(duì)微小的顏料粒子包覆，使其穩(wěn)定在1m以下。用這種方法生產(chǎn)的色母粒， 顏料粒徑小， 分散均勻， 可滿足細(xì)旦纖維和超薄薄膜的要求。其生產(chǎn)中存在的缺陷也比較明顯， 如生產(chǎn)周期長(zhǎng)、 能耗大、 技術(shù)要求高、 生產(chǎn)成本高。干法鈦白色母粒的生產(chǎn)方法又可分為開煉法、 密煉法、高速混合法和直接擠出法等， 國(guó)外也有使用FCM和BUSS連續(xù)混煉機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)的。 本研究選用不同的TiO2，采用干法工藝生產(chǎn)鈦白母粒， 通過(guò)比較其白度、 分散性和相對(duì)著色力， 確定出方便易行的生產(chǎn)方法， 以生產(chǎn)不同用途、 不同檔次的鈦白色母粒， 滿足塑料和化纖行業(yè)的需要。1 實(shí)驗(yàn)部分1.1 主要原料 PP，3702，燕山石化。 PE，1F7B，燕山石化。 鈦白粉：A1，銳鈦型，南京；A2，銳鈦型，衡陽(yáng)；R1， 金紅石型，南京；R2，R3，R4均為金紅石型，進(jìn)口。 分散劑， 進(jìn)口。 群青顏料， 北京。 增白劑K F P ， 江蘇。1.2 主要儀器和設(shè)備 密煉機(jī)，1 L， 德國(guó)W P 公司。 雙螺桿擠出機(jī)， 25mm， 成都科強(qiáng)。壓力升指數(shù)儀， 25mm， 意大利。 ACS電腦配色儀，CS-5，美國(guó)。 雙輥開煉機(jī)， P M150300，意大利。 注射機(jī)， 45 g ， 云南廣宇。 紡絲機(jī)， MK II， 英國(guó)。 模壓機(jī)， P7一34， 美國(guó)。1. 3 測(cè)試與表征1.3.1 白度的測(cè)定 將含50%鈦白粉的色母粒以1%的添加量加入到PP 3702粒料中，混合均勻后，注射成15 cm10 cm0.3 cm的薄片，用ACS電腦配色儀測(cè)定白度。1.3.2 分散性測(cè)定 窄帶法: 將制得的色母粒以1 %的比例加入PE 1F7B中，在紡絲機(jī)上擠出窄帶，取窄帶10cm，分別用肉眼和顯微鏡觀察鈦白粉的分散情況。 壓力升指數(shù)法: 將鐵白母粒以6 %的比例加入PP 3702中，混勻后在具有325目過(guò)濾網(wǎng)的壓力升指數(shù)儀中擠出1h， 記下第60 min時(shí)的壓力。1.3.3 相對(duì)著色力的表征 將50.0g樹脂在雙輥開煉機(jī)中塑煉均勻，將0.3000g鈦白母粒和1.0000 g 標(biāo)準(zhǔn)酞青藍(lán)母粒加入其中， 繼續(xù)塑煉5 min后，用模壓機(jī)熱壓，冷卻成為樣片后與標(biāo)樣比較表征著色力。本文中以50% Al鈦白色母粒為標(biāo)準(zhǔn)， 增減待測(cè)樣品的重量， 使待測(cè)樣和標(biāo)準(zhǔn)樣色差在1 . 5以內(nèi)， 最后根據(jù)重量換算成相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)樣的母粒濃度的方法來(lái)進(jìn)行表征。2 結(jié)果與討論2.1 鈦白粉種類對(duì)鈦白母粒白度的影響 用擠出法制取含50 %鈦白粉的色母粒，含進(jìn)口TiO2的色母粒白度普遍高于含國(guó)產(chǎn)TiO2的色母粒；國(guó)內(nèi)產(chǎn)品中含銳鈦型TiO2 ( A1，A2 ) 的產(chǎn)品，其白度要高于含金紅石型TiO2 (R1)的產(chǎn)品。添加群青顏料或熒光增白劑可以改善鈦白母粒的白度，但群青顏料添加量不可超過(guò)1%， 超過(guò)后鈦白母粒呈淡藍(lán)色， 白度迅速下降。這是因?yàn)槿呵嗍抢盟{(lán)光和黃光互為補(bǔ)色來(lái)消去鈦白粉在使用、 存放等情況下發(fā)生部分光化反應(yīng)而產(chǎn)生的黃色光。當(dāng)黃色光被消去后，藍(lán)色光會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。熒光增白劑的增白則是由于其吸收了日光中波長(zhǎng)為300400 nm 的紫外線， 并將其能量轉(zhuǎn)化成400500 nm的紫色或藍(lán)色熒光， 這樣可彌補(bǔ)所吸收的藍(lán)光， 使得鈦白粉的白度增加。2.2 不同鈦白粉的分散性比較 被良好分散的TiO2不僅可消除產(chǎn)品中的斑點(diǎn)， 還能提高光散射效率， 具有較高的著色強(qiáng)度。 分別用6 種TiO2制取鈦白母粒， 考察其分散性，進(jìn)口TiO2的分散性明顯要好于國(guó)產(chǎn)的。實(shí)驗(yàn)中還可以發(fā)現(xiàn)， 所有國(guó)產(chǎn)樣品中均含有大于25 m的顆粒， 不能對(duì)化纖進(jìn)行著色。用窄帶法觀察進(jìn)口TiO2色母粒， 未發(fā)現(xiàn)肉眼可見的顏料顆粒， 說(shuō)明其易于分散， 壓力升指數(shù)法的測(cè)定結(jié)果也表明其具有較好的可紡性， 可用于化纖著色。2.3 鈦白粉的相對(duì)，色力比較 顏料的著色力是指某一特定顏色制品所需的顏料量， 本文中用標(biāo)準(zhǔn)樣著色力的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。 實(shí)踐表明， 進(jìn)口樣R2著色力最強(qiáng)， 國(guó)產(chǎn)樣A2 著色力最差， 即在相同條件下， 要想得到相同的白度， 用R 2時(shí)所需量最少， 用A 2則用量最大。進(jìn)口鈦白粉的著色力普遍高于國(guó)產(chǎn)鐵白粉， 而國(guó)產(chǎn)鈦白粉中， 金紅石型鐵白粉的著色力較高。 顏料的著色力不僅與本身性質(zhì)有關(guān)， 還與其分散程度有關(guān)。著色力隨分散度的增加而增強(qiáng)，為了使光線有效地散射， 顏料粒子的直徑應(yīng)略小于所散射光線波長(zhǎng)的1 / 2 ， 這時(shí)顏料著色力達(dá)到最大。隨著顏料粒徑的繼續(xù)減小， 光波會(huì)繞射顏料粒子， 表現(xiàn)為顏料著色力反而下降。白色為復(fù)合色， 其波長(zhǎng)為0.4 0.7 m 。因此， 鈦白粉著色力最強(qiáng)時(shí)的粒徑一般介于0.20.3 m之間。 觀察結(jié)果顯示，R2 粒徑最大分布在0.2 m處，所以具有最強(qiáng)的著色力；而R1的粒徑分布很寬， 有相當(dāng)一部分顏料沒有充分發(fā)揮效能， 所以著色力