塑料色母粒鈦白粉的有機(jī)表面處理

塑料色母粒鈦白粉的有機(jī)表面處理0刖曰隨著中國(guó)房地產(chǎn)市場(chǎng)的爆炸式增長(zhǎng)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(jìn)入這一高端市場(chǎng)，取代或部分取代被進(jìn)口鈦白粉長(zhǎng)期占據(jù)的高利潤(rùn)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(shù)脂，經(jīng)良好分散而成的塑料著色劑，其所選用的樹(shù)脂對(duì)著色劑具有良好潤(rùn)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)脂簡(jiǎn)單混和后用于制造塑料制品。2色母粒著色的顯著優(yōu)點(diǎn)使用方便，對(duì)成型環(huán)境無(wú)污染；著色均勻，穩(wěn)定，提高塑料制件質(zhì)量；易于計(jì)量，可應(yīng)用自動(dòng)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(wú)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(jī)顏料（如歐青綠等），無(wú)機(jī)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(shuō)染料不可用于聚烯烴著色，否則會(huì)引起嚴(yán)重遷移。除白色母粒外，一般會(huì)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(huì)作為配色的第一選擇。2分散劑主要對(duì)顏料（如鈦白粉）進(jìn)行表面潤(rùn)濕，有利于鈦白粉進(jìn)一步分散，并穩(wěn)定存在樹(shù)脂中;同時(shí)必須與樹(shù)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(shù)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(shù)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(dòng)性應(yīng)大于被著色樹(shù)脂，同時(shí)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(shù)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(diǎn)如下所述：1化學(xué)穩(wěn)定性好鈦白粉不能和樹(shù)脂及各種助劑有反應(yīng)，耐溶劑性強(qiáng)、耐熱性好等。也就是說(shuō)，色母粒中的鈦白粉及其表面的有機(jī)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(guò)程中和塑料制品成型加工時(shí)都是在高溫環(huán)境下進(jìn)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(guò)程中存在很大的溫度變化，室溫原料）、高溫（加工過(guò)程）一室溫（冷卻成型）。鈦白粉必須保證不發(fā)生遷移，否則會(huì)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(shí)，會(huì)影響制品的外觀性能；鈦白粉著色力差時(shí)，會(huì)使鈦白粉用量增加，材料成本提高。同一鈦白粉在不同樹(shù)脂中分散性和著色力并不相同，所以在選擇鈦白粉時(shí)應(yīng)注意這一點(diǎn)。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(qiáng)。5加工性優(yōu)鈦白粉在載體樹(shù)脂中具有高熔融指數(shù)時(shí)，色母粒生產(chǎn)中的混煉和捏合工序能順利進(jìn)行（加工溫度低，捏合時(shí)間短，節(jié)約時(shí)間和能源）。優(yōu)異干粉流動(dòng)性可以幫助鈦白粉順利和準(zhǔn)確地添加，容易通過(guò)過(guò)濾的震動(dòng)篩，同時(shí)減少其在包裝袋中的殘留。6其他性能如對(duì)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(wú)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(jī)表面處理通過(guò)合適的有機(jī)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(guò)高溫煅燒和無(wú)機(jī)包膜后，化學(xué)穩(wěn)定性非常好，基本不會(huì)同塑料體系中的各種組份進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。但是有些有機(jī)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(jī)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(huì)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(shí)容易因變色。完整的無(wú)機(jī)包膜和合適的有機(jī)薄膜可以大幅度的提高鈦白粉的耐溫性能。傳統(tǒng)的有機(jī)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(shí)際應(yīng)用中都遇到了這個(gè)“黃變”問(wèn)題。岡此傳統(tǒng)的有機(jī)包膜劑不適合用于色母粒用途的鈦白粉有機(jī)包膜。某些特殊的有機(jī)硅材料的分解溫度超過(guò)350度，300度以內(nèi)不會(huì)發(fā)生顏色變化，即不會(huì)發(fā)生黃變。另外，這種有機(jī)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(jìn)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(shù)脂的潤(rùn)濕相容性不好，在溫度降低，塑料制品收縮時(shí)，樹(shù)脂與鈦白粉的移動(dòng)速度不一致所造成的。要降低遷移性，就要提高鈦白粉與樹(shù)脂的相容性。根據(jù)相似相容原理，鈦白粉表面的有機(jī)處理劑最好具有與應(yīng)用樹(shù)脂相同或相似的官能團(tuán)。對(duì)于最常用的聚烯烴型塑料，選用含有長(zhǎng)鏈烷烴的有機(jī)處理劑會(huì)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(xì)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(xì)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(shù)脂體系中時(shí)，由于臨近粒子問(wèn)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(shì)，從而使鈦白粉顆粒從高度分散體向團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化。對(duì)于未進(jìn)行表面有機(jī)改性處理的鈦白粉，在與樹(shù)脂一起混煉時(shí)，鈦白粉很難分散，即使在高溫高速捏合時(shí)能分散開(kāi)，一旦捏合終止，它又會(huì)慢慢變成多聚體，將來(lái)使用時(shí)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(kuò)展?jié)櫇竦姆请x子性有機(jī)硅處理劑進(jìn)行表面改性處理。這類有機(jī)硅處理劑一般含有長(zhǎng)鏈脂肪鏈，可提高鈦白粉與樹(shù)脂的相容性，降低鈦白粉的表面張力以提高相容性；同時(shí)它還可以屏蔽鈦白粉表面的極性基團(tuán)(如羥基)，在鈦白粉表面生成位阻官能團(tuán)，阻止鈦白粉顆粒相互靠近，增加團(tuán)聚的難度，從而達(dá)到穩(wěn)定分散的目的，防止“顏料遷移”。另外，有機(jī)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(jìn)一步提高鈦白粉在樹(shù)脂中的分善性。5加工性色母粒生產(chǎn)企業(yè)對(duì)鈦白粉的加工指標(biāo)主要有兩個(gè)：熔融指數(shù)和干粉流動(dòng)性。熔融指數(shù)主要由鈦白粉的潤(rùn)濕潤(rùn)滑性能和吸油量決定。潤(rùn)滑性越好，則鈦白粉與樹(shù)脂的復(fù)合體的流動(dòng)性就好，熔融指數(shù)就高，加工就更方便。吸油量越低，潤(rùn)濕等量鈦白粉的載體樹(shù)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(shí)，提高色母粒的著色能力。優(yōu)異的干粉流動(dòng)性主要是為了便于使用，減少浪費(fèi)。要提高熔融指數(shù)，除了通過(guò)致密的無(wú)機(jī)包膜外，還必須對(duì)其進(jìn)行表面有機(jī)改性處理，以提高其潤(rùn)濕潤(rùn)滑性能，并進(jìn)一步降低吸油量。改性聚硅氧烷具有很好的潤(rùn)濕潤(rùn)滑性能，可以顯著提高熔融指